目录标题
- 1、SPI简介
- 2、SPI通信机制
- 3、Linux内核中的SPI支持
- 4、SPI核心API
- 5、SPI控制器驱动
- 6、SPI设备驱动
- 7、编写SPI设备驱动
- 8、调试SPI驱动
在Linux驱动开发中，串行外设接口(SPI)是一种常见的高速全双工通信协议，用于连接处理器和各种外设。本文将深入探讨SPI的工作原理，并演示如何在Linux环境下开发SPI驱动程序。
1、SPI简介
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信接口，用于短距离通信，它支持全双工通信，通常用于传感器、SD卡和液晶屏等外设。SPI总线由以下四个信号组成：
- SCLK（时钟线）：由主设备提供时钟信号。
- MOSI（主出从入线）：主设备向从设备发送数据。
- MISO（主入从出线）：从设备向主设备发送数据。
- SS（片选线）：主设备通过这条线选择特定的从设备通信。
2、SPI通信机制
SPI通信是基于主从架构的，每个SPI总线有一个主设备和一个或多个从设备。数据传输是通过SCLK信号同步的，主设备生成SCLK时钟，数据在MOSI和MISO线上进行全双工传输。
3、Linux内核中的SPI支持
在Linux内核中，有一套成熟的SPI框架，它包括核心API、SPI控制器驱动和SPI设备驱动。
4、SPI核心API
Linux内核SPI核心提供了一组API来处理SPI消息的发送和接收。最常用的函数是spi_sync()，用于同步传输SPI消息。
5、SPI控制器驱动
SPI控制器驱动是针对特定SPI控制器硬件的驱动程序，负责实现SPI核心API定义的操作。它处理如何将数据传输到硬件寄存器，并生成必要的时钟信号。
6、SPI设备驱动
SPI设备驱动是针对连接到SPI总线的外设的驱动程序。它使用SPI核心API与SPI设备进行通信。
7、编写SPI设备驱动
在Linux内核中编写SPI设备驱动涉及以下几个步骤：
-
定义SPI设备
在设备树（Device Tree）或板级支持包（Board Support Package）中定义你的SPI设备，包括其片选、时钟速率等信息。 -
注册SPI驱动
编写SPI驱动程序，并在驱动的初始化函数中注册该驱动。
#include <linux/spi/spi.h>
// SPI设备ID表
static const struct spi_device_id my_spi_id[] = {
{ "my_spi_device", 0 },
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(spi, my_spi_id);
// SPI驱动结构体
static struct spi_driver my_spi_driver = {
.driver = {
.name = "my_spi_device",
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = my_spi_probe,
.remove = my_spi_remove,
.id_table = my_spi_id,
};
module_spi_driver(my_spi_driver);
- 实现probe和remove方法
probe方法用于初始化设备，remove方法用于清理驱动退出时的状态。
static int my_spi_probe(struct spi_device *spi)
{
// 初始化SPI设备
}
static int my_spi_remove(struct spi_device *spi)
{
// 清理SPI设备
}
- 执行数据传输
使用spi_sync()函数与SPI设备进行数据交换。
static int my_spi_send(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len)
{
struct spi_transfer t = {
.tx_buf = buf,
.len = len,
};
struct spi_message m;
spi_message_init(&m);
spi_message_add_tail(&t, &m);
return spi_sync(spi, &m);
}
8、调试SPI驱动
调试SPI驱动时，你可能需要：
- 检查内核日志：使用
dmesg查看内核日志，分析驱动加载与通信过程中的信息。 - 使用逻辑分析仪：逻辑分析仪可以帮助你监视SPI总线上的时钟和数据信号，验证通信是否正确。
