Linux驱动_spi驱动(ICM20608)_spi-max-frequency

参考： 

Linux SPI 驱动分析（1）— 结构框架_StephenZhou-CSDN博客_linux spi驱动

Linux SPI 驱动分析（2）— 框架层源码分析_StephenZhou-CSDN博客_spi_message_init

SPI驱动的框架和源码分析，可以在参考博客中查看。

驱动编写测试 ：

        原理图如下所示：

        LINUX下的SPI主机驱动已经由SOC厂商编写好了，比如I.MX6ULL的SPI主机驱动由NXP官方编写好了，我们编写设备驱动的时候主需要调用相应的api函数。 

 一、修改设备树

       1、添加电气属性

        使用芯片的spi控制器，肯定得配置相应的管脚复用，因此在 iomuxc 节点中添加一个新的子节点来描述 ICM20608 所使用的 SPI 引脚，子节点名字为 pinctrl_ecspi3，节点内容如下所示：

pinctrl_ecspi3: ecspi3grp {
	fsl,pins = <
	MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20 0x10B0	/*将管脚复用为GPIO模式，设置spi电气属性为0X10B0*/
	MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK 0x10B1
	MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI 0x10B1
	MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO 0x10B1>;
};

        #GPIO1_IO20为片选管脚，其余3个功能不用多说。

        2、添加icm20608设备信息

&ecspi3 {
	fsl,spi-num-chipselects = <1>;	/*一个片选信号*/
	cs-gpios = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;	/*软件片选引脚,低电平有效*/
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi3>;
	status = "okay";
 
	/*对应的spi子节点*/
	spidev0: icm20608@0 {	/*@后面的0表示spi芯片接到哪个硬件片选上,本实验硬件上接到了0，但使用的是软件片选*/
		reg = <0>;	/*required*/
		compatible = "alientek,icm20608";
		spi-max-frequency = <8000000>;	/*SPI时钟频率8MHZ*/
	};
};

        在ecspi3控制器下只接了一个icm20608，因此片选信号数量为1。
        cs-gpios描述的是片选管脚,设置的是低电平有效。
        spi-max-frequency设置的是spi最大时钟频率。

二、设备驱动编写

        1、spi驱动编写框架

/* 传统匹配方式 ID 列表 */
static const struct spi_device_id icm20608_id[] = {
    {"alientek,icm20608", 0},
    {}
};
 
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
    { .compatible = "alientek,icm20608" },
    { /* Sentinel */ }
};
 
/* SPI 驱动结构体 */
 static struct spi_driver icm20608_driver = {
    .probe = icm20608_probe,
    .remove = icm20608_remove,
    .driver = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .name = "icm20608",
    .of_match_table = icm20608_of_match,
},
    .id_table = icm20608_id,
};
 
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init icm20608_init(void)
{
return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
 
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit icm20608_exit(void)
{
spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
 
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ZYC");

        可以看出spi驱动的框架和i2c驱动框架差不多，通过设备树匹配方式，当驱动和设备树中的设备compatible属性匹配以后就会执行,.probe函数,当卸载驱动的时候就会执行.remove函数。

        我们通常在.probe函数中调用字符设备的框架流程来注册！(包括注册设备、注册类、申请设备号等)

         2、完整spi驱动

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include "icm20608reg.h"
 
#define ICM20608_CNT	1
#define ICM20608_NAME	"icm20608"
 
struct icm20608_dev {
	dev_t devid;				/* 设备号 	 */
	struct cdev cdev;			/* cdev 	*/
	struct class *class;		/* 类 		*/
	struct device *device;		/* 设备 	 */
	struct device_node	*nd; 	/* 设备节点 */
	int major;					/* 主设备号 */
	void *private_data;			/* 私有数据 		*/
	signed int gyro_x_adc;		/* 陀螺仪X轴原始值 	 */
	signed int gyro_y_adc;		/* 陀螺仪Y轴原始值		*/
	signed int gyro_z_adc;		/* 陀螺仪Z轴原始值 		*/
	signed int accel_x_adc;		/* 加速度计X轴原始值 	*/
	signed int accel_y_adc;		/* 加速度计Y轴原始值	*/
	signed int accel_z_adc;		/* 加速度计Z轴原始值 	*/
	signed int temp_adc;		/* 温度原始值 			*/
};
 
static struct icm20608_dev icm20608dev;
 
/*
 * @description	: 从icm20608读取多个寄存器数据
 * @param - dev:  icm20608设备
 * @param - reg:  要读取的寄存器首地址
 * @param - val:  读取到的数据
 * @param - len:  要读取的数据长度
 * @return 		: 操作结果
 */
static int icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, void *buf, int len)
{
	u8 data=0;
	struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
 
	data = reg | 0x80;
 
	spi_write_then_read(spi, &data, 1, buf, len);	//读寄存器数据，先写入地址再读
 
	return 0;
}
 
/*
 * @description	: 向icm20608多个寄存器写入数据
 * @param - dev:  icm20608设备
 * @param - reg:  要写入的寄存器首地址
 * @param - val:  要写入的数据缓冲区
 * @param - len:  要写入的数据长度
 * @return 	  :   操作结果
 */
static s32 icm20608_write_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
	u8 *txdata;
	struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
 
	txdata = kzalloc(len+1, GFP_KERNEL);	//申请内存
	txdata[0] = reg & ~0x80;	//起始地址保存要写的寄存器地址
	memcpy(&txdata[1], buf, len);	//要发送的数据拷贝
 
	spi_write(spi, txdata, len+1);
	kfree(txdata);
	return 0;
}
 
/*
 * @description	: 读取icm20608指定寄存器值，读取一个寄存器
 * @param - dev:  icm20608设备
 * @param - reg:  要读取的寄存器
 * @return 	  :   读取到的寄存器值
 */
static unsigned char icm20608_read_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg)
{
	u8 data = 0;
	icm20608_read_regs(dev, reg, &data, 1);
	return data;
}
 
/*
 * @description	: 向icm20608指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
 * @param - dev:  icm20608设备
 * @param - reg:  要写的寄存器
 * @param - data: 要写入的值
 * @return   :    无
 */	
 
static void icm20608_write_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 value)
{
	u8 buf = value;
	icm20608_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
 
/*
 * @description	: 读取ICM20608的数据，读取原始数据，包括三轴陀螺仪、
 * 				: 三轴加速度计和内部温度。
 * @param - dev	: ICM20608设备
 * @return 		: 无。
 */
void icm20608_readdata(struct icm20608_dev *dev)
{
	unsigned char data[14];
	icm20608_read_regs(dev, ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);
 
	dev->accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]); 
	dev->accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]); 
	dev->accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]); 
	dev->temp_adc    = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]); 
	dev->gyro_x_adc  = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]); 
	dev->gyro_y_adc  = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
	dev->gyro_z_adc  = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
}
 
/*
 * @description		: 打开设备
 * @param - inode 	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 设备文件，file结构体有个叫做pr似有ate_data的成员变量
 * 					  一般在open的时候将private_data似有向设备结构体。
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int icm20608_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &icm20608dev; /* 设置私有数据 */
	return 0;
}
 
/*
 * @description		: 从设备读取数据 
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf 	: 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt 	: 要读取的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t icm20608_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
	signed int data[7];
	long err = 0;
	struct icm20608_dev *dev = (struct icm20608_dev *)filp->private_data;
 
	icm20608_readdata(dev);
	data[0] = dev->gyro_x_adc;
	data[1] = dev->gyro_y_adc;
	data[2] = dev->gyro_z_adc;
	data[3] = dev->accel_x_adc;
	data[4] = dev->accel_y_adc;
	data[5] = dev->accel_z_adc;
	data[6] = dev->temp_adc;
	err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data));
	return 0;
}
 
/*
 * @description		: 关闭/释放设备
 * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int icm20608_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}
 
/* icm20608操作函数 */
static const struct file_operations icm20608_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = icm20608_open,
	.read = icm20608_read,
	.release = icm20608_release,
};
 
/*
 * ICM20608内部寄存器初始化函数 
 * @param  	: 无
 * @return 	: 无
 */
void icm20608_reginit(void)
{
	u8 value = 0;
	
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80);
	mdelay(50);
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01);
	mdelay(50);
 
	value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_WHO_AM_I);
	printk("ICM20608 ID = %#X\r\n", value);	
 
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00); 	/* 输出速率是内部采样率					*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18); 	/* 陀螺仪±2000dps量程 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18); 	/* 加速度计±16G量程 					*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_CONFIG, 0x04); 		/* 陀螺仪低通滤波BW=20Hz 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG2, 0x04); /* 加速度计低通滤波BW=21.2Hz 			*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00); 	/* 打开加速度计和陀螺仪所有轴 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00); 	/* 关闭低功耗 						*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_FIFO_EN, 0x00);		/* 关闭FIFO						*/
}
 
 /*
  * @description     : spi驱动的probe函数，当驱动与
  *                    设备匹配以后此函数就会执行
  * @param - client  : spi设备
  * @param - id      : spi设备ID
  * 
  */	
static int icm20608_probe(struct spi_device *spi)
{
 
	/* 1、构建设备号 */
	if (icm20608dev.major) {
		icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major, 0);
		register_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
	} else {
		alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid, 0, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
		icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
	}
 
	/* 2、注册设备 */
	cdev_init(&icm20608dev.cdev, &icm20608_ops);
	cdev_add(&icm20608dev.cdev, icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
 
	/* 3、创建类 */
	icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE, ICM20608_NAME);
	if (IS_ERR(icm20608dev.class)) {
		return PTR_ERR(icm20608dev.class);
	}
 
	/* 4、创建设备 */
	icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class, NULL, icm20608dev.devid, NULL, ICM20608_NAME);
	if (IS_ERR(icm20608dev.device)) {
		return PTR_ERR(icm20608dev.device);
	}
 
	/*初始化spi_device */
	spi->mode = SPI_MODE_0;	/*MODE0，CPOL=0，CPHA=0*/
	spi_setup(spi);    /*设置spi*/
	icm20608dev.private_data = spi; /* 设置私有数据 */
 
	/* 初始化ICM20608内部寄存器 */
	icm20608_reginit();		
	return 0;
}
 
/*
 * @description     : spi驱动的remove函数，移除spi驱动的时候此函数会执行
 * @param - client 	: spi设备
 * @return          : 0，成功;其他负值,失败
 */
static int icm20608_remove(struct spi_device *spi)
{
	/* 删除设备 */
	cdev_del(&icm20608dev.cdev);
	unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
 
	/* 注销掉类和设备 */
	device_destroy(icm20608dev.class, icm20608dev.devid);
	class_destroy(icm20608dev.class);
	return 0;
}
 
/* 传统匹配方式ID列表 */
static const struct spi_device_id icm20608_id[] = {
	{"alientek,icm20608", 0},  
	{}
};
 
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
	{ .compatible = "alientek,icm20608" },
	{ /* Sentinel */ }
};
 
/* SPI驱动结构体 */	
static struct spi_driver icm20608_driver = {
	.probe = icm20608_probe,
	.remove = icm20608_remove,
	.driver = {
			.owner = THIS_MODULE,
		   	.name = "icm20608",
		   	.of_match_table = icm20608_of_match, 
		   },
	.id_table = icm20608_id,
};
		   
/*
 * @description	: 驱动入口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init icm20608_init(void)
{
	return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
 
/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit icm20608_exit(void)
{
	spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
 
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ZYC");
 

从完整的驱动代码中可以看出：
        ①在读取寄存器的时候调用了spi_write_then_read函数，从函数名字可以看出是先写入寄存器数据，在读出寄存器数据。即同步写一次同时读一次！

/* this copies txbuf and rxbuf data; for small transfers only! */
int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
		const void *txbuf, unsigned n_tx,
		void *rxbuf, unsigned n_rx);

spi表示描述的spi设备信息。
txbuf是写缓冲区
n_tx是写入的数据长度
rxbuf是读数据缓冲区
n_rx是读出的数据长度 

②在写寄存器的时候调用了spi_write函数，即同步写一次数据

int spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len);

spi表示描述的spi设备信息
buf是写缓冲区
len是写的长度

---

         ##在使用编写spi驱动的时候，需要用到软件片选管脚，然而为什么我们没有在.probe函数中申请这个管脚呢？
        因为在SOC厂商编写的SPI主机驱动中已经通过设备树获取了cs-gpios了，并保存在spi设备信息中！！原理看如下代码：

static int spi_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{
	struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
	const struct of_device_id *of_id =
			of_match_device(spi_imx_dt_ids, &pdev->dev);
	struct spi_imx_master *mxc_platform_info =
			dev_get_platdata(&pdev->dev);
	struct spi_master *master;
	struct spi_imx_data *spi_imx;
	struct resource *res;
	int i, ret, num_cs, irq;
 
	if (!np && !mxc_platform_info) {
		dev_err(&pdev->dev, "can't get the platform data\n");
		return -EINVAL;
	}
 
	ret = of_property_read_u32(np, "fsl,spi-num-chipselects", &num_cs);
	if (ret < 0) {
		if (mxc_platform_info)
			num_cs = mxc_platform_info->num_chipselect;
		else
			return ret;
	}
 
	master = spi_alloc_master(&pdev->dev,
			sizeof(struct spi_imx_data) + sizeof(int) * num_cs);
	if (!master)
		return -ENOMEM;
 
	platform_set_drvdata(pdev, master);
 
	master->bits_per_word_mask = SPI_BPW_RANGE_MASK(1, 32);
	master->bus_num = pdev->id;
	master->num_chipselect = num_cs;
 
	spi_imx = spi_master_get_devdata(master);
	spi_imx->bitbang.master = master;
 
	for (i = 0; i < master->num_chipselect; i++) {
		int cs_gpio = of_get_named_gpio(np, "cs-gpios", i);
		if (!gpio_is_valid(cs_gpio) && mxc_platform_info)
			cs_gpio = mxc_platform_info->chipselect[i];
 
		spi_imx->chipselect[i] = cs_gpio;
		if (!gpio_is_valid(cs_gpio))
			continue;
 
		ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, spi_imx->chipselect[i],
					DRIVER_NAME);
		if (ret) {
			dev_err(&pdev->dev, "can't get cs gpios\n");
			goto out_master_put;
		}
	}
 
	spi_imx->bitbang.chipselect = spi_imx_chipselect;
	spi_imx->bitbang.setup_transfer = spi_imx_setupxfer;
	spi_imx->bitbang.txrx_bufs = spi_imx_transfer;
	spi_imx->bitbang.master->setup = spi_imx_setup;
	spi_imx->bitbang.master->cleanup = spi_imx_cleanup;
	spi_imx->bitbang.master->prepare_message = spi_imx_prepare_message;
	spi_imx->bitbang.master->unprepare_message = spi_imx_unprepare_message;
	spi_imx->bitbang.master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA | SPI_CS_HIGH;
 
    /*...省略代码....*/
 
	return ret;
}

        从代码中可以看出当SPI主机驱动和设备匹配成功后会执行spi_imx_probe函数，在这个函数中已经通过of_get_named_gpio获取了设备树中我们描写的片选管脚信息，并在下面进行了申请！

 三、应用函数

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
 
/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	char *filename;
	signed int databuf[7];
	unsigned char data[14];
	signed int gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
	signed int accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
	signed int temp_adc;
 
	float gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act;
	float accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act;
	float temp_act;
 
	int ret = 0;
 
	if (argc != 2) {
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}
 
	filename = argv[1];
	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0) {
		printf("can't open file %s\r\n", filename);
		return -1;
	}
 
	while (1) {
		ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
		if(ret == 0) { 			/* 数据读取成功 */
			gyro_x_adc = databuf[0];
			gyro_y_adc = databuf[1];
			gyro_z_adc = databuf[2];
			accel_x_adc = databuf[3];
			accel_y_adc = databuf[4];
			accel_z_adc = databuf[5];
			temp_adc = databuf[6];
 
			/* 计算实际值 */
			gyro_x_act = (float)(gyro_x_adc)  / 16.4;
			gyro_y_act = (float)(gyro_y_adc)  / 16.4;
			gyro_z_act = (float)(gyro_z_adc)  / 16.4;
			accel_x_act = (float)(accel_x_adc) / 2048;
			accel_y_act = (float)(accel_y_adc) / 2048;
			accel_z_act = (float)(accel_z_adc) / 2048;
			temp_act = ((float)(temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25;
 
 
			printf("\r\n原始值:\r\n");
			printf("gx = %d, gy = %d, gz = %d\r\n", gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc);
			printf("ax = %d, ay = %d, az = %d\r\n", accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc);
			printf("temp = %d\r\n", temp_adc);
			printf("实际值:");
			printf("act gx = %.2f°/S, act gy = %.2f°/S, act gz = %.2f°/S\r\n", gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act);
			printf("act ax = %.2fg, act ay = %.2fg, act az = %.2fg\r\n", accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act);
			printf("act temp = %.2f°C\r\n", temp_act);
		}
		usleep(1000000); /*1000ms */
	}
	close(fd);	/* 关闭文件 */	
	return 0;
}
 

        I.MX6U 是支持硬件浮点的，因此我们在编译 icm20608App.c 的时候就可以使能硬件浮点，这样可以加速浮点计算。编译命令如下：

arm-linux-gnueabihf-gcc -march=armv7-a -mfpu=neon -mfloat-abi=hard icm20608App.c -o icm20608App

APP运行测试 ：