驱动_spi驱动框架

spi驱动

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 Spi总线上可以挂MMC、SD，flash、wifi网卡等常见设备。

应用

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(从设备驱动层）

spi_driver层

 (自己编写)

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 (核心层)

   　　　　　 　　

spi_core层  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　spi_bus_type

　　　　　　　　

 (spi_core.c)

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  (控制器层)

spi_master层                                      

 (spi_xxx.c)

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 硬件

目录：linux/driver/spi/ 

<从设备驱动层>　　spidev.c　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　自己编写

<核      心     层>　　spi.c　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  内核提供

<控   制   器  层>　   spi-xxx.c（瑞芯微：spi-rockchip.c　　全志：spi-sunxi.c）　　　　  原厂提供

 Makefile：

<结构体>

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struct spi_transfer是对一次完整的数据传输的描述.每个spi_transfer总是读取和写入同样长度的比特数,但是可以很容易的使用空指针舍弃读或写.为spi_transfer和spi_message分配的内存应该在消息处理期间保证是完整的.

struct spi_transfer {

　　const void *tx_buf;

　　/*发送缓冲区地址,这里存放要写入设备的数据(必须是dma_safe),或者为NULL*/

　　void *rx_buf;

　　/*接收缓冲区地址,从设备中读取的数据(必须是dma_safe)就放在这里,或者为NULL*/

　　unsigned len;

　　/*传输数据的长度.记录了tx和rx的大小(字节数),这里不是指它的和,而是各自的长度,他们总是相等的*/

　　dma_addr_t tx_dma;

　　/*如果spi_message.is_dma_mapped是真,这个是tx的dma地址*/

　　dma_addr_t rx_dma;

　　/*如果spi_message.is_dma_mapped是真,这个是rx的dma地址*/

　　unsigned cs_change:1;

　　/*影响此次传输之后的片选.指示本次transfer结束之后是否要重新片选并调用setup改变设置.若为1则表示当该transfer
　　  传输完后,改变片选信号.这个标志可以减少系统开销*/

　　u8 bits_per_word;

　　/*每个字长的比特数.如果是0,使用默认值*/

　　u16 delay_usecs;

　　/*此次传输结束和片选改变之间的延时,之后就会启动另一个传输或者结束整个消息*/

　　u32 speed_hz;

　　/*通信时钟.如果是0,使用默认值*/

　　struct list_head transfer_list;

　　/*用来连接的双向链表节点,用于将该transfer链入message*/
};

struct spi_message：就是对多个spi_transfer的封装.spi_message用来原子的执行spi_transfer表示的一串数组传输请求.这个传输队列是原子的,这意味着在这个消息完成之前不会有其它消息占用总线.消息的执行总是按照FIFO的顺序.向底层提交spi_message的代码要负责管理它的内存空间.未显示初始化的内存需要使用0来初始化.为spi_transfer和spi_message分配的内存应该在消息处理期间保证是完整的。

struct spi_message {

　　struct list_head transfers;　

　/*此次消息的传输段(spi_transfer)队列,一个消息可以包含多个传输段*/

　　struct spi_device *spi;

　/*传输的目的设备,无论如何这里都是spi从设备,至于数据流向(是从主机到从设备还是从从设备到主机)这是由write/read
  每个传输段(spi_transfer)内部的tx_buf或者是rx_buf决定的*/

　　unsigned is_dma_mapped:1;

　/*如果为真,此次调用提供dma和cpu虚拟地址.spi主机提供了dma缓存池.如果此消息确定要使用dma(那当然更好
  了).则从那个缓存池中申请高速缓存.替代传输段(spi_transfer)中的tx_buf/rx_buf*/

　　void (*complete)(void*context);

　/*用于异步传输完成时调用的回调函数*/

　　void *context;　

　/*回调函数的参数*/

　　unsigned actual_length;

　/*此次传输的实际长度,这个长度包括了此消息spi_message中所有传输段spi_transfer传输的长度之和(不管每个传
  输段spi_transfer到底是输入还是输出,因为本来具体的传输就是针对每一个传输段spi_transfer来进行的)*/

　　int status;

　/*执行的结果.成功被置0,否则是一个负的错误码*/

　　struct list_head queue;

　/*用于将该message链入bitbang等待队列*/

　　void *state;

};

struct spi_driver：用于描述SPI(从)设备驱动.驱动核心将根据driver.name和spi_board_info的modalias进行匹配,如过modalia和name相等,则绑定驱动程序和arch/.../mach-xxx/board-xxx.c中调用spi_register_board_info注册的信息对应的spi_device设备.它的形式和struct platform_driver是一致的. 

struct spi_driver {
　　const struct spi_device_id *id_table;

　　int (*probe)(struct spi_device *spi);

　　/*和spi_device匹配成功之后会调用这个方法.因此这个方法需要对设备和私有数据进行初始化*/

　　int (*remove)(struct spi_device *spi);

　　/*解除spi_device和spi_driver的绑定,释放probe申请的资源*/

　　void (*shutdown)(struct spi_device *spi);

　　/*一般牵扯到电源管理会用到,关闭*/

　　int (*suspend)(struct spi_device *spi, pm_message_t mesg);

　　/*一般牵扯到电源管理会用到,挂起*/

　　int (*resume)(struct spi_device *spi);

　　/*一般牵扯到电源管理会用到,恢复*/

　　struct device_driver driver;
};

struct spi_device用来描述一个SPI从设备信息

SPI子系统只支持主模式,也就是说SOC上的SPI只能工作在master模式,外围设备只能为slave模式
struct spi_device {
　　struct device dev;
　　struct spi_master *master;　　//对应的控制器指针
　　u32 max_speed_hz;　　　　  //spi传输时钟
　　u8 chip_select;　　　　//片选号,用来区分同一主控制器上的设备
　　u8 mode;　　//各bit的定义如下,主要是传输模式/片选极性
　　#define SPI_CPHA 0x01　　 /* clock phase */
　　#define SPI_CPOL 0x02　　 /* clock polarity */
　　#define SPI_MODE_0 (0|0)　　 /* (original MicroWire) */
　　#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*/
　　#define SPI_3WIRE 0x10　　 /* SI/SO signals shared *//*输入输出共享接口,此时只能做半双工*/
　　#define SPI_LOOP 0x20　　 /* loopback mode *//*回写/回显模式*/
　　#define SPI_NO_CS 0x40 　　 /* 1 dev/bus, no chipselect */
　　#define SPI_READY 0x80 　　 /* slave pulls low to pause */
　　u8 bits_per_word;　　/*每个字长的比特数*/
　　int irq;　　　　　　　/*使用到的中断号*/
　　void *controller_state;
　　void *controller_data;
　　char modalias[SPI_NAME_SIZE];　　/*spi设备的名字*/
　　int cs_gpio; 　　 /* chip select gpio */

};

struct spi_board_info是板级信息,是在移植时就写好的,并且要将其注册.

该结构也是对SPI(从)设备(spi_device)的描述,只不过它是板级信息,最终该结构的所有字段都将用于初始化SPI设备结构体spi_device

struct spi_board_info {

　　char modalias[SPI_NAME_SIZE];

　　/*spi设备名,会拷贝到spi_device的相应字段中.这是设备spi_device在SPI总线spi_bus_type上匹配驱动的唯一标识*/

　　const void *platform_data;　　/*平台数据*/

　　void *controller_data;

　　int irq;　　/*中断号*/

　　u32 max_speed_hz;/*SPI设备工作时的波特率*/

　　u16 bus_num;

　　/*该SPI(从)设备所在总线的总线号,就记录了所属的spi_master之中的bus_num编号.一个spi_master就对应一条总线*/

　　u16 chip_select;/*片选号.该SPI(从)设备在该条SPI总线上的设备号的唯一标识*/

　　u8 mode;/*参考spi_device中的成员*/

};

struct spi_bitbang结构用于控制实际的数据传输.

struct spi_bitbang {
　　struct workqueue_struct *workqueue;   /*工作队列*/

　　struct work_struct work;

　　spinlock_t lock;

　　struct list_head queue;

　　u8 busy;

　　u8 use_dma;

　　u8 flags;    /* extra spi->mode support */

　　struct spi_master *master;  /*bitbang所属的master*/

　　int (*setup_transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_transfer *t);  

　　/*用于设置设备传输时的时钟，字长等*/

　　void (*chipselect)(struct spi_device *spi, int is_on);

　　#define BITBANG_CS_ACTIVE  1   /* normally nCS, active low */

　　#define BITBANG_CS_INACTIVE  0

　　int (*txrx_bufs)(struct spi_device *spi, struct spi_transfer *t);

　　/* txrx_word[SPI_MODE_*]() just looks like a shift register */

　　u32 (*txrx_word[4])(struct spi_device *spi,unsigned nsecs,u32 word, u8 bits);

};

struct spi_master用来描述一个SPI主控制器,我们一般不需要自己编写spi控制器驱动. 

结构体master代表一个SPI接口,或者叫一个SPI主机控制器,一个接口对应一条SPI总线,master->bus_num则记录了这个总线号
struct spi_master {
　　struct device dev;

　　struct list_head list;

　　s16 bus_num;

　　/*总线编号,从零开始.系统会用这个值去和系统中board_list链表中加入的每一个boardinfo结构
　　(每个boardinfo结构都是一个spi_board_info的集合,每一个spi_board_info都是对应一个SPI(从)设备的描述)中的每一个
　　  spi_board_info中的bus_num进行匹配,如果匹配上就说明这个spi_board_info描述的SPI(从)设备是链接在此总线上　          的,因此就会调用spi_new_device去创建一个spi_device*/

　　u16 num_chipselect;

　　//支持的片选的数量.从设备的片选号不能大于这个数.该值当然不能为0,否则会注册失败

　　u16 dma_alignment;

　　u16 mode_bits;

　　u16 flags;

　　#define SPI_MASTER_HALF_DUPLEX BIT(0) /* can't do full duplex */

　　#define SPI_MASTER_NO_RX BIT(1) /* can't do buffer read */

　　#define SPI_MASTER_NO_TX BIT(2) /* can't do buffer write */

　　spinlock_t bus_lock_spinlock;

　　struct mutex bus_lock_mutex;

　　bool bus_lock_flag;

　　int (*setup)(struct spi_device *spi);

　　//根据spi设备更新硬件配置

　　int (*transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_message *mesg);

　　/*添加消息到队列的方法.此函数不可睡眠,其作用只是安排需要的传送,并且在适当的时候(传
　　   送完成或者失败)调用spi_message中的complete方法,来将结果报告给用户*/

　　void (*cleanup)(struct spi_device *spi);

　　/*cleanup函数会在spidev_release函数中被调用,spidev_release被登记为spi dev的release
　　   函数*/

　　bool queued;

　　struct kthread_worker kworker;

　　struct task_struct *kworker_task;

　　struct kthread_work pump_messages;

　　spinlock_t queue_lock;

　　struct list_head queue

　　struct spi_message *cur_msg;

　　bool busy;

　　bool running;

　　bool rt;

　　int (*prepare_transfer_hardware)(struct spi_master *master);

　　int (*transfer_one_message)(struct spi_master *master,

　　struct spi_message *mesg);

　　int (*unprepare_transfer_hardware)(struct spi_master *master);

　　int *cs_gpios;
};

解释：spi控制器的驱动一般在arch/.../mach-*/board-*.c声明,注册一个平台设备,然后在driver/spi下面建立一个平台驱动.spi_master注册过程中会扫描arch/.../mach-*/board-*.c 中调用spi_register_board_info注册的信息,为每一个与本总线编号相同的信息建立一个spi_device.根据Linux内核的驱动模型,注册在同一总线下的驱动和设备会进行匹配.spi_bus_type总线匹配的依据是名字.这样当自己编写的spi_driver和spi_device同名的时候,spi_driver的probe方法就会被调用.spi_driver就能看到与自己匹配的spi_device了. 

数据传输接口：

spidev_sync_write

spidev_sync_read　　

　　　↓

spi_transfer       →    spi_massage →    spi_sync

<编写框架>

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<笔记>

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1.　从设备驱动层，也叫协议驱动层

2.　

博客：

http://blog.chinaunix.net/uid-21501855-id-5211900.html