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1、 1 SPI 子系统驱动架构以及其数据传输 20132013 年年 1 1 月月 2424 日日 linux 2.6.35 目标：目标： 分析整理 SPI 子系统初始化驱动架构； 本文要点：本文要点： 1、spi 重要数据结构及关系图； 2、spi 子系统初始化驱动架构； 3、spi 数据的传输； 硬件框图：硬件框图： 数据结构：数据结构： (片选信号可以有多个) MISO MOSI SS2 SS1 SCL SPI Master2 Slave2 Slave1 MISO MOSI SS2 SS1 SCL SPI Master1 Slave2 Slave1 2 bus_num spi_master
2、 dev mxc_bitbang mxc_spi *master spi_bitbang id platform_device dev device *parent device *class spi_master_class spi_board_info board_info0 boardinfo list bus_num spi_board_info chip_select 复制一份 spi_register_board_info() board_list 板卡注册 spi_register_master() max_speed_hz *controller_data modalias *
3、platform_data *master spi_device dev chip_select max_speed_hz modalias *controller_data *platform_data spi_new_device()构造、并注册 *parent device 开发人员自己使用 最终生成 注1 注1： spi_register_master()执行到完成spi_master注册后，会调用scan_boardinfo()，查询匹配board_list链表上的外设数据结构；当确认某外 设使用当前被注册的控制器（即spi_master.bus_num=spi_board_info
4、.bus_num成立）后，将调用 spi_new_device() ，构造该外设对 应的spi_device并注册； 注2： 显然板卡注册需先于控制器注册，这里稍稍提醒； 开发人员定义 platform_driver.probe() spi_device的构造及其关系的构造及其关系 构建 注2 3 spi_master dev *parent device *class spi_master_class *master spi_device dev modalias *parent device *bus *driver device_private knode_bus *p .driver
5、spi_diver *id_table *probe *name device_driver *bus driver_private knode_bus *p .match spi_bus_type *p spi_match_device() *devices_kset bus_type_private *drivers_kset platform_device dev device spi_device_id char name32 driver_data 数组 x0 xi xn 注1 注2 spi设备模型总图设备模型总图 注1：platform_device是spi_master控制器的平
6、台设备资源数据结构； 注2：spi_device.modalias由spi_board_info.modalias获得； spi_driver.device_driver.name和spi_driver.id_table.name由驱动直接指定；需注意的是，spi_device.modalias 优先与 spi_driver.id_table.name匹配，当驱动中spi_driver.id_table为空时，spi_device.modalias将与spi_driver .device_driver.name匹配； 开发人员定义 mcu_probe() 4 struct spi_board_
7、info /该结构主要用来匹配 spi master 和初始化 spi_device char modaliasSPI_NAME_SIZE; const void *platform_data; void *controller_data; int irq; u32 max_speed_hz; u16 bus_num; u16 chip_select; u8 mode; ; 关于关于 mode 传输模式：传输模式： 成员变量解说：成员变量解说： modalias spi_new_device()中将初始化 spi_device.modalias, 用来和 spi_driver.driver-n
8、ame 等进行匹配； platform_data spi_new_device()中将初始化 spi_device.dev.platform_data，存储驱动的特定数据 controller_data spi_new_device()中将初始化 spi_device.controller_data，有些控制器需要有关硬件设置的数据，如 DMA 等 irq spi_new_device()中将初始化 spi_device.irq,由硬件原理图连线确定 max_speed_hz，最大的传输速率，取决于 spi 设备芯片的 datasheet 以及 spi master mode 模式信息，取决于
9、使用哪种传输模式，控制器是否三线连线模式，片选信号激活时候电平高低等， spi_master.mode_bits 会和它适配（见 spi_setup（） ） 。 bus_num 用于和 spi _master.bus_num 适配（见 scan_boardinfo（） ） ，硬件上该设备会连接到系统的某个 spi master 上 chip_select spi_new_device()中将初始化 spi_device.chip_select，表示该 spi 设备在硬件上是连接到 spi 控制器的第几个片 选脚。起始为 0，不能大过 spi_master.num_chipselect（由硬件决
10、定，即 spi 控制器的 SS 片选管脚的个数） platform_data 和 controller_data 区别：platform_data 存储驱动需要的额外内容（非标准定制，视需要定义具体内容） ， controller_data 则是存储的与 spi 控制器相关的内容（非标准定制，视需要定义） spi 重要的数据结构重要的数据结构 spi_board_info.mode 定义 #define SPI_CPHA 0x01 /* clock phase */时钟相位 #define SPI_CPOL 0x02 /* clock polarity */时钟极性 #define SPI_M
11、ODE_0 (0|0) /* (original MicroWire) */四种传输模式 #define SPI_MODE_1 (0|SPI_CPHA) #define SPI_MODE_2 (SPI_CPOL|0) #define SPI_MODE_3 (SPI_CPOL|SPI_CPHA) #define SPI_CS_HIGH 0x04 /* chipselect active high? */片选电位为高 #define SPI_LSB_FIRST 0x08 /* per-word bits-on-wire */先输出低比特位 #define SPI_3WIRE 0x10 /* SI/
12、SO signals shared */输入输出共享接口，此时只能够半双工 #define SPI_LOOP 0x20 /* loopback mode */回写/回显模式 #define SPI_NO_CS 0x40 /* 1 dev/bus, no chipselect */只有单个从设备 #define SPI_READY 0x80 /* slave pulls low to pause */ 5 spi 的四种传输模式的四种传输模式 LSB（Least Significant Bit） ，意为最低有效位；MSB（Most Significant Bit） ，意为最高有效位 SPI 模块
13、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和相位可以进行配置， 时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。 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。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。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 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。 6 struct boardinfo struct list_head
14、list; unsigned n_board_info; struct spi_board_info board_info0; ; spi_board_info与与 boardinfo的关系：的关系： spi_board_info：每个 spi_board_info代表一个设备，spi_board_info 以数组的形式组织 boardinfo：boardinfo会将 spi_board_info的内容拷贝过来填充其 board_info结构，相关函数为 spi_register_board_ino(struct spi_board_info const *info, unsigned n)，
15、其中 n 代表有多少个 spi_board_info这 样的数组元素。一个 board_info对应一个 spi_board_info数组（即 1 个以上的 spi_board_info，但实际上 spi_board_info数组元素一般只定义一个，以对应 board_list 上的一个节点仅表示一个设备的逻辑关系） ， 每个 boardinfo都会连接到一个全局 board_list 链表。 图示如下： 成员变量解说：成员变量解说： list 链表，连接到一个名叫 board_list 的链表 n_board_info 有几个 spi_board_info 结构。spi_register_board_ino(struct spi_board_info const *info, unsigned n) 函数中的 n 用来初始化该成员 board_info 根据 n_board_info 的数目，组成一个 spi_board_info. boardinfo list n_board_info board_info0 . . board_infon_board_info
