Linux设备驱动之SPI驱动

Linux下SPI驱动分成两部分：主机驱动和设备驱动。

主机驱动：

        主机侧SPI控制器使用struct spi_master描述，该结构体中包含了SPI控制器的序号（很多SoC中存在多个SPI控制器），片选数量，SPI信息传输的速率，配置SPI模式的函数指针（4种模式），实现数据传输的函数指针。

struct spi_master {
 
struct device dev;
 
struct list_head list;
 
s16 bus_num;
 
 
u16 num_chipselect;
 
u32 min_speed_hz;
 
u32 max_speed_hz;
 
int (*setup)(struct spi_device *spi);//配置SPI通信模式的函数指针
 
//主机和SPI设备通信的函数指针
int (*transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_message *mesg);
 
...
 
}

        这个结构体是Linux中进行定义的，不管什么SoC，其SPI控制器在Linux中都是这样表示的，这是相同点；不同点在于，不同的SoC的SPI控制器的寄存器不同，因此SPI的速度和模式等配置方式不同。

        主机驱动要干的事就是：申请（Linux提供API）一个spi_master结构体，然后按照本SoC硬件的实际情况去填充结构体成员，特别是把用于通信的函数写好，最后向系统注册这个SPI控制器。主机驱动一般都由SoC厂商写好了，我们要写的往往是设备驱动。

设备驱动

        SPI设备驱动在Linux中使用spi_driver结构体来表示。

struct spi_driver {
 
const struct spi_device_id *id_table;
 
//在probe函数中完成字符设备的一系列操作(设备号分配，操作集合绑定，字符设备添加等，也可以在此完成SPI设备的初始化操作)
int (*probe)(struct spi_device *spi);
 
//完成字符设备取消的一系列操作
int (*remove)(struct spi_device *spi);
 
void (*shutdown)(struct spi_device *spi);
 
//设备树匹配方式的匹配表(struct of_device_id)就在driver结构体中
struct device_driver driver;
 
};

设备驱动要干三件事：

        1，写好匹配表，在设备树和C文件中要一致。

        2，写好probe函数，remove函数。

        3，使用Linux系统提供的API进行SPI设备驱动的注册。

SPI外设和主机的通信

        两个数据传输的数据结构：

struct spi_transfer {
 
const void *tx_buf;//发送数据的缓冲区
void *rx_buf;//接收数据的缓冲区
unsigned len;//数据长度
 
dma_addr_t tx_dma;
dma_addr_t rx_dma;
struct sg_table tx_sg;
struct sg_table rx_sg;
 
unsigned cs_change:1;
unsigned tx_nbits:3;
unsigned rx_nbits:3;
#define SPI_NBITS_SINGLE 0x01 /* 1bit transfer */
#define SPI_NBITS_DUAL 0x02 /* 2bits transfer */
#define SPI_NBITS_QUAD 0x04 /* 4bits transfer */
u8 bits_per_word;
u16 delay_usecs;
u32 speed_hz;
struct list_head transfer_list;
};

        这个是SPI通信过程中的最小信息单元，这个struct spi_transfer需要组织成struct spi_message来进行传输。

struct spi_message {
struct list_head transfers;
struct spi_device *spi;
 
unsigned is_dma_mapped:1;
......
void (*complete)(void *context);
void *context;
unsigned frame_length;
unsigned actual_length;
int status;
 
struct list_head queue;
void *state;
};

        数据传输相关的API 

//对spi_message进行初始化，初始化完毕以后才可以添加spi_transfer
void spi_message_init(struct spi_message *m)
 
//添加spi_transfer到spi_message中去
void spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
 
//进行数据传输，阻塞等待传输完成
int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)

        通过SPI进行数据发送和接收的示例代码

/*SPI多字节发送*/
static int spi_send(struct spi_device *spi, u8 *buf, int len)
{
int ret;
struct spi_message m;
struct spi_transfer t = {
.tx_buf = buf,
.len = len,
};
spi_message_init(&m); /* 初始化 spi_message */
spi_message_add_tail(t, &m);/* 将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列 */
ret = spi_sync(spi, &m); /* 同步传输 */
return ret;
}
 
/* SPI 多字节接收 */
static int spi_receive(struct spi_device *spi, u8 *buf, int len)
{
int ret;
struct spi_message m;
struct spi_transfer t = {
.rx_buf = buf,
.len = len,
};
spi_message_init(&m); /* 初始化 spi_message */
spi_message_add_tail(t, &m);/* 将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列 */
ret = spi_sync(spi, &m); /* 同步传输 */
return ret;