SPI驱动
发布时间：2010-10-30 11:03
发布者：geyingzhen
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SPI（同步外设接口）是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，其接口由MISO（串行数据输入），MOSI（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），SS（从使能信号）四种信号构成，SS决定了唯一的与主设备通信的从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由MOSI输出，MISO输入，数据在时钟的上升或下降沿由MOSI输出，在紧接着的下降或上升沿由MISO读入，这样经过8/16次时钟的改变，完成8/16位数据的传输。 SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可以进行配置。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI接口时序如图12.5所示。 图12.5 SPI总线时序 在Linux中，用代码清单12.12的spi_master结构体来描述一个SPI主机控制器驱动，其主要成员是主机控制器的序号（系统中可能存在多个SPI主机控制器）、片选数量、SPI模式和时钟设置用到的函数、数据传输用到的函数等。 代码清单12.12 spi_master结构体 1 struct spi_master { 2 struct device dev; 3 s16 bus_num; 4 u16 num_chipselect; 5 6 /* 设置模式和时钟 */ 7 int (*setup)(struct spi_device *spi); 8 9 /* 双向数据传输 */ 10 int (*transfer)(struct spi_device *spi, 11 struct spi_message *mesg); 12 13 void (*cleanup)(struct spi_device *spi); 14 }; 分配、注册和注销SPI主机的API由SPI核心提供： struct spi_master * spi_alloc_master(struct device *host, unsigned size); int spi_register_master(struct spi_master *master); void spi_unregister_master(struct spi_master *master); 在Linux中，用代码清单12.13的spi_driver结构体来描述一个SPI外设驱动，可以认为是spi_master的client驱动。 代码清单12.13 spi_driver结构体 1 struct spi_driver { 2 int (*probe)(struct spi_device *spi); 3 int (*remove)(struct spi_device *spi); 4 void (*shutdown)(struct spi_device *spi); 5 int (*suspend)(struct spi_device *spi, pm_message_t mesg); 6 int (*resume)(struct spi_device *spi); 7 struct device_driver driver; 8 }; 可以看出，spi_driver结构体和platform_driver结构体有极大的相似性，都有probe()、remove()、suspend()、resume()这样的接口。是的，这几乎是一切client驱动的习惯模板。 在SPI外设驱动中，当透过SPI总线进行数据传输的时候，使用了一套与CPU无关的统一的接口。这套接口的第1个关键数据结构就是spi_transfer，它用于描述SPI传输，如代码清单12.14。 代码清单12.14 spi_transfer结构体 1 struct spi_transfer { 2 const void *tx_buf; 3 void *rx_buf; 4 unsigned len; 5 6 dma_addr_t tx_dma; 7 dma_addr_t rx_dma; 8 9 unsigned cs_change:1; 10 u8 bits_per_word; 11 u16 delay_usecs; 12 u32 speed_hz; 13 14 struct list_head transfer_list; 15 }; 而一次完整的SPI传输流程可能不只包含1次spi_transfer，它可能包含1个或多个spi_transfer，这些spi_transfer最终通过spi_message组织在一起，其定义如代码清单12.15。 代码清单12.15 spi_message结构体 1 struct spi_message { 2 struct list_head transfers; 3 4 struct spi_device *spi; 5 6 unsigned is_dma_mapped:1; 7 8 /* 完成被一个callback报告 */ 9 void (*complete)(void *context); 10 void *context; 11 unsigned actual_length; 12 int status; 13 14 struct list_head queue; 15 void *state; 16 }; 通过spi_message_init()可以初始化spi_message，而将spi_transfer添加到spi_message队列的方法则是： void spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m); 发起一次spi_message的传输有同步和异步两种方式，使用同步API时，会阻塞等待这个消息被处理完。同步操作时使用的API是： int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message); 使用异步API时，不会阻塞等待这个消息被处理完，但是可以在spi_message的complete字段挂接一个回调函数，当消息被处理完成后，该函数会被调用。异步操作时使用的API是： int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message); 代码清单12.16是非常典型的初始化spi_transfer、spi_message并进行SPI数据传输的例子，同时它们也是SPI核心层的2个通用API，在SPI外设驱动中可以直接调用它们进行写和读操作。 代码清单12.16 SPI传输实例spi_write()、spi_read() API 1 static inline int 2 spi_write(struct spi_device *spi, const u8 *buf, size_t len) 3 { 4 struct spi_transfer t = { 5 .tx_buf = buf, 6 .len = len, 7 }; 8 struct spi_message m; 9 10 spi_message_init(&m); 11 spi_message_add_tail(&t, &m); 12 return spi_sync(spi, &m); 13 } 14 15 static inline int 16 spi_read(struct spi_device *spi, u8 *buf, size_t len) 17 { 18 struct spi_transfer t = { 19 .rx_buf = buf, 20 .len = len, 21 }; 22 struct spi_message m; 23 24 spi_message_init(&m); 25 spi_message_add_tail(&t, &m); 26 return spi_sync(spi, &m); 27 } LDD6410开发板所使用的S3C6410的SPI主机控制器驱动位于drivers/spi/spi_s3c.h和drivers/spi/spi_s3c.c这2个文件，其主体是实现了spi_master的setup()、transfer()等成员函数。 SPI外设驱动遍布于内核的drivers、sound的各个子目录之下，SPI只是一种总线，spi_driver的作用只是将SPI外设挂接在该总线上，因此在spi_driver的probe()成员函数中，将注册SPI外设本身所属设备驱动的类型。 和platform_driver对应着一个platform_device一样，spi_driver也对应着一个spi_device；platform_device需要在BSP的板文件中添加板信息数据，而spi_device也同样需要。spi_device的板信息用spi_board_info结构体描述，该结构体记录SPI外设使用的主机控制器序号、片选序号、数据比特率、SPI传输模式（即CPOL、CPHA）等。如诺基亚770上2个SPI设备的板信息数据如代码清单12.17，位于板文件arch/arm/mach-omap1/board-nokia770.c。 代码清单12.17诺基亚770板文件中的spi_board_info 1 static struct spi_board_info nokia770_spi_board_info[] __initdata = { 2 [0] = { 3 .modalias = "lcd_mipid", 4 .bus_num = 2, /* 用到的SPI主机控制器序号 */ 5 .chip_select = 3, /* 使用哪一号片选 */ 6 .max_speed_hz = 12000000, /* SPI数据传输比特率 */ 7 .platform_data = &nokia770_mipid_platform_data, 8 }, 9 [1] = { 10 .modalias = "ads7846", 11 .bus_num = 2, 12 .chip_select = 0, 13 .max_speed_hz = 2500000, 14 .irq = OMAP_GPIO_IRQ(15), 15 .platform_data = &nokia770_ads7846_platform_data, 16 }, 17 }; 在Linux启动过程中，在机器的init_machine()函数中，会通过如下语句注册这些spi_board_info： spi_register_board_info(nokia770_spi_board_info, ARRAY_SIZE(nokia770_spi_board_info)); 这一点和启动时通过platform_add_devices()添加platform_device非常相似。 |
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