Linux内核中SPI总线驱动分析

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1、Linux内核中SPI总线驱动分析本文主要有两个大的模块：一个是SPI总线驱动的分析(研究了具体实现的过程)；另一个是SPI总线驱动的编写（不用研究具体的实现过程）。 1 SPI概述     SPI是英语SerialPeripheralinterface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PC

2、B的布局上节省空间，提供方便。     SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要4根线，事实上3根也可以。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI(数据输入)，SDO(数据输出)，SCLK(时钟)，CS(片选)。     MOSI(SDO)：主器件数据输出，从器件数据输入。     MISO(SDI)：主器件数据输入，从器件数据输出。     SCLK：时钟信号，由主器件产生。     CS：从器件使能信号，由主器件控制。     其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（

3、高电位或低电位），对此芯片的操作才有效，这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。需要注意的是，在具体的应用中，当一条SPI总线上连接有多个设备时，SPI本身的CS有可能被其他的GPIO脚代替，即每个设备的CS脚被连接到处理器端不同的GPIO，通过操作不同的GPIO口来控制具体的需要操作的SPI设备，减少各个SPI设备间的干扰。     SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位从MSB或者LSB开始传输的，这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，MISO、MOSI则基于此脉冲完成数据传输。SPI支持4-32bits的串行数据传输，支持MS

4、B和LSB，每次数据传输时当从设备的大小端发生变化时需要重新设置SPIMaster的大小端。2 LinuxSPI驱动总体架构     在2.6的linux内核中，SPI的驱动架构可以分为如下三个层次：SPI核心层、SPI控制器驱动层和SPI设备驱动层。     Linux中SPI驱动代码位于drivers/spi目录。2.1 SPI核心层     SPI核心层是Linux的SPI核心部分，提供了核心数据结构的定义、SPI控制器驱动和设备驱动的注册、注销管理等API。其为硬件平台无关层，向下屏蔽了物理总线控制器的差异，定义了统一的访问策略和接口；其向上提供了统一

5、的接口，以便SPI设备驱动通过总线控制器进行数据收发。     Linux中，SPI核心层的代码位于driver/spi/spi.c。由于该层是平台无关层，本文将不再叙述，有兴趣可以查阅相关资料。2.2 SPI控制器驱动层     SPI控制器驱动层，每种处理器平台都有自己的控制器驱动，属于平台移植相关层。它的职责是为系统中每条SPI总线实现相应的读写方法。在物理上，每个SPI控制器可以连接若干个SPI从设备。     在系统开机时，SPI控制器驱动被首先装载。一个控制器驱动用于支持一条特定的SPI总线的读写。一个控制器驱动可以用数据结构structspi_m

6、aster来描述。  在include/liunx/spi/spi.h文件中，在数据结构structspi_master定义如下： struct spi_master {      struct device   dev;    s16         bus_num;   u16         num_chipselect;    int         (*setup)(struct spi_device *spi);    int         (*transfer)(struct spi_device *spi, struct spi_messag

7、e *mesg);    void    (*cleanup)(struct spi_device *spi); };       bus_num为该控制器对应的SPI总线号。     num_chipselect 控制器支持的片选数量，即能支持多少个spi设备    setup函数是设置SPI总线的模式，时钟等的初始化函数， 针对设备设置SPI的工作时钟及数据传输模式等。在spi_add_device函数中调用。    transfer函数是实现SPI总线读写方法的函数。实现数据的双向传输，可能会睡眠    cleanup注销时候调用2.3 SPI设备驱动层

8、     SPI设备驱动层为用户接口层