Linux下SPI从设备驱动的编写

 SPI(Serial Peripheral Interface) 是一个同步的四线制串行线，用于连接微控制器和传感器、存储器及外围设备。三条信号线持有时钟信号（SCLK，经常在10MHz左右）和并行数据线带有“主出，从进(MOSI)”或是“主进，从出(MISO)”信号。数据交换的时候有四种时钟模式，模式0和模式3是最经常使用的。每个时钟周期将会传递数据进和出。如果没有数据传递的话，时钟将不会循环。

 

SPI驱动分为两类：

控制器驱动：它们通常内嵌于片上系统处理器，通常既支持主设备，又支持从设备。这些驱动涉及硬件寄存器，可能使用DMA。或它们使用GPIO引脚成为PIO bitbangers。这部分通常会由特定的开发板提供商提供，不用自己写。

协议驱动：它们通过控制器驱动，以SPI连接的方式在主从设备之间传递信息。这部分涉及具体的SPI从设备，通常需要自己编写。

那么特定的目标板如何让Linux 操控SPI设备？下面以AT91SAM9260系列CAN设备驱动为例，Linux内核版本为2.6.19。本文不涉及控制器驱动分析。

board_info提供足够的信息使得系统正常工作而不需要芯片驱动加载

[cpp] view plaincopy

1. 在arch/arm/mach-at91rm9200/board-at91sam9260.c中有如下代码：  
2. #include <linux/platform_device.h>  
3. #include <linux/spi/spi.h>  
4. …….  
5. static struct spi_board_info ek_spi_devices[] = {  
6. /* spi can ,add by mrz */  
7. #if defined(CONFIG_CAN_MCP2515)    
8.     {  
9.         .modalias = "mcp2515",  
10.         .chip_select = 0,  
11. //      .controller_data = AT91_PIN_PB3,  
12.         .irq = AT91_PIN_PC6, //AT91SAM9260_ID_IRQ0,  
13.         .platform_data = &mcp251x_data,  
14.         .max_speed_hz = 10 * 1000 * 1000,  
15.         .bus_num = 1,  
16.         .mode = 0,  
17.     }  
18.     #endif  
19. };.  
20. ………  
21. static void __init ek_board_init(void)  
22. {  
23. ……  
24. /* SPI */  
25.     at91_add_device_spi(ek_spi_devices, ARRAY_SIZE(ek_spi_devices));  
26. }  

这样在Linux初始化时候就可以加载SPI CAN驱动。

 

下面来看MCP2515 CAN驱动的结构，协议驱动有点类似平台设备驱动，本文只列出框架，不涉及具体实现代码，在/driver/CAN/MCP2515.c中：

[c-sharp] view plaincopy

1. static struct spi_driver mcp251x_driver = {  
2.     .driver = {  
3.         .name   = mcp2515,  
4.         .bus    = &spi_bus_type,  
5.         .owner  = THIS_MODULE,  
6.     },  
7.     .probe  = mcp251x_probe,  
8.     .remove = __devexit_p(mcp251x_remove),  
9. #ifdef CONFIG_PM  
10.     .suspend    = mcp251x_suspend,  
11.     .resume = mcp251x_resume,  
12. #endif  
13. };  
14. 驱动将自动试图绑定驱动到任何board_info给定别名为" mcp2515"的SPI设备。  
15. static int __devinit mcp251x_probe(struct spi_device *spi)  
16. {  
17.     struct mcp251x *chip;  
18.     int ret = 0;  
19.   
20.     dev_dbg(&spi->dev, "%s: start/n",  __FUNCTION__);  
21.   
22.     chip = kmalloc(sizeof(struct mcp251x), GFP_KERNEL);  
23.     if (!chip) {  
24.         ret = -ENOMEM;  
25.         goto error_alloc;  
26.     }  
27.   
28.     dev_set_drvdata(&spi->dev, chip);  
29.       
30.     chip->txbin = chip->txbout = 0;  
31.     chip->rxbin = chip->rxbout = 0;  
32.     chip->count = 0;  
33.     chip->spi = spi;  
34.     init_MUTEX(&chip->lock);  
35.     init_MUTEX(&chip->txblock);  
36.     init_MUTEX(&chip->rxblock);  
37.     init_waitqueue_head(&chip->wq);  
38.      
39. #if (LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,6,20))  
40.     INIT_WORK(&chip->irq_work, mcp251x_irq_handler);  
41. #else  
42.     INIT_WORK(&chip->irq_work, mcp251x_irq_handler, spi);  
43. #endif  
44.       
45.     chip->spi_transfer_buf = kmalloc(SPI_TRANSFER_BUF_LEN, GFP_KERNEL);  
46.     if (!chip->spi_transfer_buf) {  
47.         ret = -ENOMEM;  
48.         goto error_buf;  
49.     }  
50.       
51.     ret = request_irq(spi->irq, mcp251x_irq, SA_SAMPLE_RANDOM, DRIVER_NAME, spi);  
52.     if (ret < 0) {  
53.         dev_err(&spi->dev, "request irq %d failed (ret = %d)/n", spi->irq, ret);  
54.         goto error_irq;  
55.     }  
56.       
57.     cdev_init(&chip->cdev, &mcp251x_fops);  
58.     chip->cdev.owner = THIS_MODULE;  
59.     ret = cdev_add(&chip->cdev, MKDEV(MAJOR(can_devt), can_minor), 1);  
60.     if (ret < 0) {  
61.         dev_err(&spi->dev, "register char device failed (ret = %d)/n", ret);  
62.         goto error_register;  
63.     }  
64.   
65.     chip->class_dev = class_device_create(can_class, NULL,  
66.                           MKDEV(MAJOR(can_devt), can_minor),  
67.                           &spi->dev, "can%d", can_minor);  
68.     if (IS_ERR(chip->class_dev)) {  
69.         dev_err(&spi->dev, "cannot create CAN class device/n");  
70.         ret = PTR_ERR(chip->class_dev);  
71.         goto error_class_reg;  
72.     }  
73.       
74.     dev_info(&spi->dev, "device register at dev(%d:%d)/n",  
75.          MAJOR(can_devt), can_minor);  
76.       
77.     mcp251x_hw_init(spi);  
78.     mcp251x_set_bit_rate(spi, 125000); /* A reasonable default */  
79.     mcp251x_hw_sleep(spi);  
80.   
81.     can_minor++;  
82.       
83.     return 0;  
84.       
85. error_class_reg:  
86.     cdev_del(&chip->cdev);  
87. error_register:  
88.     free_irq(spi->irq, spi);  
89. error_irq:  
90.     kfree(chip->spi_transfer_buf);  
91. error_buf:  
92.     kfree(chip);  
93. error_alloc:  
94.     return ret;  
95. }  

  

一旦进入probe()，驱动使用"struct spi_message"向SPI设备要求I/O。当remove()返回时，驱动保证将不会提交任何这种信息。
一个spi_message是协议操作序列，以一个原子序列执行。SPI驱动控制包括：
    （1）当双向读写开始，是根据spi_transfer要求序列是怎样安排的。
    （2）随意设定传递后的短延时，使用spi_transfer.delay_usecs设定。
    （3）在一次传递和任何延时之后，无论片选是否活跃，使用spi_transfer.cs_change标志，    暗示下条信息是否进入这个同样的设备，使用原子组中最后一次传输上的spi_transfer.cs_change标志位，可能节省芯片选择取消操作的成本。