【kernel8】spi协议，验证，模型，设备树处理，spidev，衍生协议

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1.协议：芯片和芯片间通讯，4个pin，M（master）I（input）

主设备总是生成时钟，其速度可达80Mhz，实际没有速度限制（也远比I2C快），ss线（片选同一时刻只有一个有效，保证数据不干扰）也由主设备管理。

eeprom有1024位存储空间即128（如下8x8x2）个字节（不是FF十进制255个字节），每个字节都有属于自己的地址，那怎么读取这1024位数据呢？最直接的办法就是给每一位都外接一根线，显然不现实，spi只需4根线就可读写1024bit数据了，一般ss为低电平有效，但是看93c46手册高电平有效。

如下7位地址码不同的排列组合就有2的7次方=128种，正好访问存储器的128个字节。把高低电平通过mosi引脚发出去，数据就能成功写入？不是，因为spi是串行同步通信，数据线要和时钟线配合。

SS片选信号被拉高后，从设备开始生效。芯片资料上有2个特殊寄存器配置位：CPOL（极性：sck空闲时时钟信号高还是低电平，1高，数据传输从跳变沿开始）。

CPHA（相位：sck的1个周期2个跳变沿，0从第1个跳变沿采样，1从第2…）。

如下就是spi的4中模式：


如下控制寄存器设置极性和相位，状态寄存器表示数据已经发送完成或使能中断，波特率寄存器是设置时钟频率，数据寄存器是写入数据并一位一位发送出去，同时从DI引脚上采样数据。

2.spi总线的验证方法：如下测得返回也是1

如下clk空闲时为高且在第二个跳变沿采样即上升沿采样。第三条线上数据如下，10进制为49即数字1。


如下三个管脚用的是spi3，所以配置spi3。

下面dtsi描述的就是spi控制器，控制器也是驱动，pinctrl描述gpio配置。

如下看手册里Address Mapping：所有的寄存器的基地址如fe640000。

如下添加设备。

3.spi控制器驱动：波形是由spi控制器拉出，dev节点进行数据发送和接收

如下获取设备树的reg，再做ioremap（因为寄存器地址kernel没法直接访问）。如下rs就是自己定义的结构体，最后会赋值给ctrl。

如下还是在probe函数中，如下第一行的函数调用platform_get_resource(dev，IORESOURCE_IRQ，num)。

如下第一行是不是休眠唤醒，pdev->id是3，mode_bit默认0。

3.1 platform_get_resource：获取pdev resource（probe函数传入pdev，设备树中所有节点被转换为platform_device，设备树中reg和interrupts属性转为resource，reg是索引0，interrupts是1）

如下源码num_resource就是上面的reg和interrupt的2个资源。

如下因为从pdev拿出resource（内存区域，中断等）。

4.设备驱动模型：platform_driver和platform_device都需要注册，注册时都会和对方比较（通过platform_bus_type的match函数比较），如果match函数返回成功，则匹配上调用probe

5.spi设备树处理过程：compatible属性找到spi_master驱动（如spi-gpio.c），spi_master驱动probe里会of_register_spi_device（struct spi_device , of_find_property读设备树属性填充spi_device，最后spi_add_device注册spi_device）

如下是spi_master（不是spi_slave）必须有的属性。

如下bits_per_word不是来自设备树，应用程序发起传输可设置这个值，表示每次传输的bit数。spi_device结构体里有master父节点，所以可用spi_master的传输函数。

6.spidev的使用（spi用户态api）：spidev.c访问spi_device进而访问spi_master里传输函数访问硬件

minor次设备号来自位图中第一个未被占用的号码，片选chip_select来自设备树，表示是这个spi_master下的第几个设备。device_create去创建/dev/spi…节点。

open时候如何根据minor…实现在spidev_open函数如下，devt含有主次设备号，要和打开的设备节点的主次设备号（inode->i_rdev）比较，相等的话就是找到了这个设备，找到后分配发送和接收缓冲区，flip->private_data=spidev将spidev即spidev_data存入打开文件的私有数据里，read时候直接取出，就不需要重新找到这spi设备。

内核提供测试程序：tools/spi/spidev_fdx.c：spidev_fdx -r 100 /dev/spidevB.D。main函数中调用do_read -> read，驱动中.read=spidev_read，spidev_read调用如下spidev_sync_read（同步，等待结果），读完后再copy_to_user拷贝回用户空间，write同理。

不同上面do_read方式，如下用ioctl实现同时读写，读和写的长度是一样的，注释了xfer[1]。

7.使用spidev操作SPI_DAC模块：转为模拟信号

数据可以通过DOUT传给下一个芯片，也可以传给master如下图。

同时写和读，只能用ioctl，先传输tx_buf[0]（存入高字节数据），后传输tx_buf[1]（存入低字节数据）。如下dac_test.c。

如下底板原理图，第四组gpio的第26个引脚。



pulse duration脉冲持续时间。一个周期包含高低电平。





insmod spidev.ko，出现/dev/spidev0.0节点。

将dac_test.c第64行右移2位，如下就是600。


如下spi->modalias就是设备树中compatible。

8.衍生协议：Dual/Quad SPI（只针对SPI Flash而言，不是针对所有SPI外设）

Dual SPI：上面讲的是standard spi全双工（同时发送和接收），对于SPI Flash，全双工并不常用（bmc主设备MOSI发送数据，flash从设备不需要MISO返回数据），因此扩展了mosi和miso的用法，让它们工作在半双工(2根线同时发或收)，用以加倍数据传输。发送一个命令字节进入dual mode，这样MOSI复用成SIO0（serial io0），MISO复用成SIO1（serial io1）,这样一个时钟周期内就能传输2个bit数据。

Quad SPI：在Dual SPI的基础上增加了两根I/O线（SIO2，SIO3），目的是一个时钟内传输4个bit。