Linux下SPI驱动测试程序

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Linux下的SPI总线驱动（一） 2013-04-1215:08:46分类：

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一．SPI理论介绍SPI总线全名，串行外围设备接口，是一种串行的主从接口，集成于很多微控制器内部。和I2C使用2根线相比，SPI总线使用4根线：MOSI(SPI总线主机输出/从机输入)、

MISO(SPI总线主机输入/从机输出)、SCLK(时钟信号，由主设备产生)、CS（从设备使能信号，由主设备控制）。由于SPI总线有专用的数据线用于数据的发送和接收，因此可以工作于全双工，当前市面上可以找到的SPI外围设备包括RF芯片、智能卡接口、E2PROM、RTC、触摸屏传感器、ADC。SCLK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。二．SPI驱动移植我们下面将的驱动的移植是针对Mini2440的SPI驱动的移植Step1

：在LinuxSourceCode中修改arch/arm/mach-s3c2440/文件，加入头文件：#include<linux/spi/>

#include<../mach-s3c2410/include/mach/>然后加入如下代码：staticstructspi_board_infos3c2410_spi0_board[]=

{

[0]={

.modalias="spidev",

us_num=0,

hip_select=0,

rq=IRQ_EINT9,

ax_speed_hz=500*1000,

in_cs=S3C2410_GPG(2),

.num_cs=1,

us_num=0,

pio_setup=s3c24xx_spi_gpiocfg_bus0_gpe11_12_13,

odalias="spidev",

.bus_num=1,

.chip_select=0,

.irq=IRQ_EINT2,

.max_speed_hz=500*1000,

}

};

staticstructs3c2410_spi_infos3c2410_spi1_platdata={

.pin_cs=S3C2410_GPG(3),

.num_cs=1,

.bus_num=1,

.gpio_setup=s3c24xx_spi_gpiocfg_bus1_gpg5_6_7,

};

Step2:在mini2440_devices[]平台数组中添加如下代码：&s3c_device_spi0,

&s3c_device_spi1,Step3:最后在mini2440_machine_init函数中加入如下代码：&s3c2410_spi0_platdata;

spi_register_board_info(s3c2410_spi0_board,ARRAY_SIZE(s3c2410_spi0_board));

&s3c2410_spi1_platdata;

spi_register_board_info(s3c2410_spi1_board,ARRAY_SIZE(s3c2410_spi1_board));Step4:最后需要修改arch/arm/plat-s3c24xx/KConfig文件找到configS3C24XX_SPI_BUS0_GPE11_GPE12_GPE13

bool

help

SPIGPIOconfigurationcodeforBUS0whenconnectedto

GPE11,GPE12andGPE13.

configS3C24XX_SPI_BUS1_GPG5_GPG6_GPG7

bool

help

SPIGPIOconfigurationcodeforBUS1whenconnectedto

GPG5,GPG6andGPG7.修改为configS3C24XX_SPI_BUS0_GPE11_GPE12_GPE13

bool"S3C24XX_SPI_BUS0_GPE11_GPE12_GPE13"

help

SPIGPIOconfigurationcodeforBUS0whenconnectedto

GPE11,GPE12andGPE13.

configS3C24XX_SPI_BUS1_GPG5_GPG6_GPG7

bool"S3C24XX_SPI_BUS1_GPG5_GPG6_GPG7"

help

SPIGPIOconfigurationcodeforBUS1whenconnectedto

GPG5,GPG6andGPG7.Step5:最后makemenuconfig配置，选中SystemType和SPIsupport相应文件Step6：执行make生成zInage，将编译好的内核导入开发板，并且编译测试程序运行即可。好了，我们的SPI驱动移植就做好了，我们可以编写SPI测试代码进行测试。三．SPI设备和驱动的注册在SPI子系统中，包含两类设备驱动。一类称之为.SPI主控设备驱动，用于驱动SPI主控设备，以和SPI总线交互，读写通信数据。另一类称之为SPI接口设备驱动，用于解析SPI主控设备驱动读取的数据，形成有意义的协议数据。下面我们就看看SPI主控设备的注册、SPI主控设备驱动的注册、SPI接口设备的添加、SPI接口设备的注册、SPI接口设备驱动的注册五个过程。主控设备的注册我们在移植的Step3:最后在mini2440_machine_init函数中加入如下代码：&s3c2410_spi0_platdata;

spi_register_board_info(s3c2410_spi0_board,ARRAY_SIZE(s3c2410_spi0_board));

&s3c2410_spi1_platdata;

spi_register_board_info(s3c2410_spi1_board,ARRAY_SIZE(s3c2410_spi1_board));这里面的s3c_device_spi0其实定义在\arch\arm\plat-s3c24xx\中，跟踪下staticstructresources3c_spi0_resource[]={

[0]={

.start=S3C24XX_PA_SPI,

.end

=S3C24XX_PA_SPI+0x1f,

.flags=IORESOURCE_MEM,

},

[1]={

.start=IRQ_SPI0,

.end

=IRQ_SPI0,

.flags=IORESOURCE_IRQ,

}};staticu64s3c_device_spi0_dmamask=0xffffffffUL;structplatform_devices3c_device_spi0={

.name

="s3c2410-spi",

.id

=0,

.num_resources

=ARRAY_SIZE(s3c_spi0_resource),

.resource

=s3c_spi0_resource,

.dev

={

.dma_mask=&s3c_device_spi0_dmamask,

.coherent_dma_mask=0xffffffffUL

}};EXPORT_SYMBOL(s3c_device_spi0);这样就能理解移植时添加&s3c2410_spi0_platdata代码，其实是把s3c2410_spi0_platdata作为平台设备的私有数据。在s3c_device_spi0中就包含了设备的寄存器地址，设备名称，设备所产生的总线号，总线挂载的数目，及各种配置函数。然后由函数platform_add_devices(smdk2440_devices,ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));统一把2440所有设备进行注册。然后看下这个platform_add_devices注册函数主要干了什么事情。在linux/drivers/base/中105行定义了这个函数。函数调用platform_device_register（）来进行注册。然后在platform_device_regisrer中调用device_initialize（pdev->dev）platform_device_add(pdev)这俩个函数，从函数名称上我们推断一个是初始化设备信息中的dev结构体，另一个是把这个设备增加到什么地方去。首先看初始化dev结构体。初看下初始化了kobj相关东西，初始化链表，同步锁，还有相关标志。然后看platform_device_add里面内容。把其中一个pdev->=&platform_bus_type(全局变量)至此我们基本可以确定了，这个设备属于platform_bus_type。所以这个设备的总线信息就知道了，但是总线还不知道这个设备，不过放心，在接下来的初始化过程中有一个函数bus_add_device，会让总线知道这个函数。这样至此我们就把一个设备注册完毕，初始化了一些我们能初始化的东西。结果之一是设备在总线上可以找到。

SPI接口设备的添加在移植的Step1中，曾经添加了如下代码staticstructspi_board_infos3c2410_spi0_board[]=

{

[0]={

.modalias="spidev",

us_num=0,

hip_select=0,

rq=IRQ_EINT9,

ax_speed_hz=500*1000,

//SPI的最大速率

}

};

上面结构体来填充SPI接口的设备信息，然后通过函数spi_register_board_info(s3c2410_spi0_board,ARRAY_SIZE(s3c2410_spi0_board));注册。下面来跟踪下这个函数干了些什么事情。int__init

spi_register_board_info(structspi_board_infoconst*info,unsignedn){

structboardinfo

*bi;

bi=kmalloc(sizeof(*bi)+n*sizeof*info,GFP_KERNEL);

if(!bi)

return-ENOMEM;

bi->n_board_info=n;//把s3c2410_spi0_board的信息都拷贝到结构体

memcpy(bi->board_info,info,n*sizeof*info);

mutex_lock(&board_lock);

list_add_tail(&bi->list,&board_list);

mutex_unlock(&board_lock);

return0;}在这个函数里面，是把s3c2410_spi0_board的信息都拷贝到结构体structboardinfo{

structlist_head

list;

unsigned

n_board_info;

structspi_board_info

board_info[0];};这里使用编程技巧定义个元素为0的数组，目的是接收s3c2410_spi0_borad里面的不确定元素，因为事先不知道元素的多少。然后在系统编译的时候会把board_info的内存默认为0，所以赋值的时候还要自动申请内存。memcpy(bi->board_info,info,n*sizeof*info);然后定义了同步锁，创建了链表。list_add_tail(&bi->list,&board_list);这部分好像就到这个地方了，系统把信息保存到一块内存中，我们可以通过全局变量board_list找到这块地方。SPI主控设备驱动的注册在文件中staticint__inits3c24xx_spi_init(void){

returnplatform_driver_probe(&s3c24xx_spi_driver,s3c24xx_spi_probe);}在platform_driver_probe中会调用platform_driver_register(drv);继续跟踪intplatform_driver_register(structplatform_driver*drv){

drv->=&platform_bus_type;

//总线类型

if(drv->probe)

drv->=platform_drv_probe;

if(drv->remove)

drv->=platform_drv_remove;

if(drv->shutdown)

drv->=platform_drv_shutdown;

returndriver_register(&drv->driver);}看到没这个和SPI主控设备的注册过程中的最终挂接的总线类型是一致的。这样SPI主控设备和SPI主控驱动都要注册到同一个总线上，总线再根据名称一样来进行匹配。SPI接口设备的注册我们继续看在文件在s3c24xx_spi_probe里面我们调用spi_bitbang_start(&hw->bitbang);这就是SPI接口驱动的注册。跟踪spi_bitbang_start函数，我们看到它调用了spi_register_master(bitbang->master);在函数spi_register_master()里面有一函数调用scan_boardinfo(master);用来扫描设备。staticvoidscan_boardinfo(structspi_master*master){

structboardinfo

*bi;

mutex_lock(&board_lock);

list_for_each_entry(bi,&board_list,list){//通过board_list遍历链表，取得设备信息

structspi_board_info

*chip=bi->board_info;

unsigned

n;

for(n=bi->n_board_info;n>0;n--,chip++){

if(chip->bus_num!=master->bus_num)

continue;

(void)spi_new_device(master,chip);

}

}

mutex_unlock(&board_lock);}我们跟踪scan_boardinfo中的spi_new_device函数发现，spi_new_device调用spi_alloc_device，而在spi_alloc_device函数中有一句spi->=&spi_bus_type;这说明该设备就挂在全局变量spi_bus_type总线上了。然后在spi_new_device中调用spi_add_device函数，目的我们已经看到，最终SPI接口的设备注册到了spi_bus_type上了，如果把SPI接口设备的驱动也注册到这个总线上，然后根据名称进行匹配则device和driver就配对成功。SPI接口设备驱动的注册我们以的驱动为例，来追踪该驱动的注册staticint__initspidev_init(void){

intstatus;

BUILD_BUG_ON(N_SPI_MINORS>256);

status=register_chrdev(SPIDEV_MAJOR,"spi",&spidev