Linux下SPI驱动测试程序.docx
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Linux下SPI驱动测试程序
Linux下SPI驱动测试程序
Linux下的SPI总线驱动
（一） 2013-04-1215:
08:
46
分类：
LINUX
版权所有，转载请说明转自 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
#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_fops）;//注册字符设备
if（status<0）
returnstatus;
spidev_class=class_create（THIS_MODULE,"spidev"）;
if（IS_ERR（spidev_class））{
unregister_chrdev（SPIDEV_MAJOR, returnPTR_ERR（spidev_class）;
}
status=spi_register_driver（&spidev_spi）;//注册SPI接口设备驱动
if（status<0）{
class_destroy（spidev_class）;
unregister_chrdev（SPIDEV_MAJOR, }
returnstatus;
}
我们跟踪下spi_register_driver
intspi_register_driver（structspi_driver*sdrv）
{
sdrv->=&spi_bus_type;
if（sdrv->probe）
sdrv->=spi_drv_probe;
if（sdrv->remove）
sdrv->=spi_drv_remove;
if（sdrv->shutdown）
sdrv->=spi_drv_shutdown;
returndriver_register（&sdrv->driver）;
}
好了，我们在spi_register_driver里看到了sdrv->=&spi_bus_type;这说明我们的SPI设备驱动也接到了SPI总线上了，这个正好跟我们上面说的SPI接口设备的注册中提到的SPI设备也注册到SPI总线的，这样就可以通过驱动名匹配上了。
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