spislave及master接口驱动及传输时序(20210102150055)

1、spi slave 及 master 接口驱动及传输时序spi slave 驱动spi slave驱动在kernel中可以主要参考spidev.c,这是一个字符驱动，可以匹 配kernel中的多个名称为“spideV的spi设备，分析这个文件，主要有以下几个重点：1. 如何编写多设备公用驱动2. 如何封装读写请求到 spi 框架层3. spi message请求如何分发至U master自spi_boardnfo或者spi master注册后，两者就已经完成了匹配的工作， spi slave驱动不关心任何匹配的细节，它只需要完成与spi slave的匹配，就可以通过slave进而找到maste

2、r。这里是通过spi_register_driver(&spidev_spi_driver);注册进kernel，而后spi框架进行name match,再调用probe，完成关于设备的一 些成员初始化操作。下面针对上面的三个问题，进行分析这个驱动，spi 设备全局链及保护信号量：static LIST_HEAD(device_list);static DEFINE_MUTEX(device_list_lock);相对与设备的驱动数据：struct spidev_data dev_t devt;/ 设备号spinlock_t spi_lock;/spi 结构体的 pin 锁struct spi

3、_device *spi;struct list_head device_entry;/ 挂接到 device_liststruct mutex buf_lock;/ 保护数据的 lockunsignedusers;/ 使用者u8*buffer;/ 实际数据区，由 open 时进行动态分配， release 时释放;spi 中任何会由多个使用者访问的区域，都需要使用锁保护，如这里的 users,个人觉得需要使用原子变量而不应该简单的使用整形。在probe的时候，首先分配spidev_data并初始化其 spi/device_entry/buf_lock/spi_lock ，查找一个可用的 bi

4、t 用作次设备号，创建设备spidev busnum.cs挂到全局链中，并将私有数据 spidev_data 放至U dev-p-driver_data 中。open时，从in ode中获取dev_t，然后对比整个链，找到目标数据 spidev_data,放到 file-private_data 中，并分配缓存读写时，直接从file中获取对应的spidev_data数据，然后通过spi device来 传递 spi 请求。以上主要是数据如何传递的问题。SPI读写请求的圭寸装很简单，如下：static inline ssize_t spidev_sync_write(struct spidev_

5、data *spidev, size_t len) struct spi_transfer t = .tx_buf= spidev-buffer,.len= len,;struct spi_message m;spi_message_init(&m);spi_message_add_tail(&t, &m);return spidev_sync(spidev, &m);static inline ssize_t spidev_sync_read(struct spidev_data *spidev, size_t len)struct spi_transfer t = .rx_buf= spi

6、dev-buffer,.len= len,;struct spi_message m;spi_message_init(&m);spi_message_add_tail(&t, &m);retur n spidev_s yn c(spidev, &m);封装的同步函数：static ssize_t spidev_sync(struct spidev_data *spidev, struct spi_message *message)DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(done);int status;message-context =spin_lock_irq(&spidev

7、-spi_lock);if (spidev-spi = NULL)status = -ESHUTDOWN;elsestatus = spi_async(spidev-spi, message);spin_unlock_irq(&spidev-spi_lock);if (status = 0) status = message-status;if (status = 0)status = message-actual_length;return status;只需要调用 spi_async就可以 完成数据读取 / 写入的操作。这个函数在内部真正做了什么？如何分发 / 回调？我们走一遍代码：首先

8、master 内部有两个锁：spinlock_t bus_lock_spiniock;【用于异步】spi_asyncstruct mutex bus_lock_mutex;【用于同步】spi_sync对于不同的场景，需要对 master进行不同类型的加锁，异步：spin_lock_irqsave(&master-bus_lock_spinlock, flags);ret = _spi_async(spi, message);message-spi = spi; message-status = -EINPROGRESS;return master-transfer(spi, message);

9、spin_unlock_irqrestore(&master-bus_lock_spinlock, flags);同步：message-context =if (!bus_locked)mutex_lock(&master-bus_lock_mutex);status = spi_async_locked(spi, message);if (!bus_locked)mutex_unlock(&master-bus_lock_mutex);if (status = 0) status = message-status这里即在kernel内部完成了同步的工作，不需要 像 spidev 那样需要自己

10、等待完成量，使用的是 bus_lock_mutex内部与异步的调用方式一致：spin_lock_irqsave(&master-bus_lock_spinlock, flags);ret = _spi_async(spi, message);spin_unlock_irqrestore(&master-bus_lock_spinlock, flags);从这里可以看出，同步与异步没有本质差别，只是多了一个完成量的操作 而已。最终调用的函数为：master-transfer(spi, message);这个函数将在spi master中分析。在spi slave侧需要熟悉传输的参数的每个域的功能

11、，才能很好的完成工作struct spi_transfer const void *tx_buf;/ 非 dma 发送地址void *rx_buf;/ 非 dma 读取地址unsigned len;/tx/rx bufffer sizedma_addr_t tx_dma;/ 若spi_message.is_dma_mappec置位，为 transfer 的 dma addressdma_addr_t rx_dma;/ 若spi_message.is_dma_mappec置位，为 read 的 dma addressunsignedcs_change:1;传输完成后，修改 cs信号u8bits_

12、per_word;/ 长度，优先覆盖 spi_board_info 的设置（32）u16delay_usecs;传输后继续传输或者cs结束传输的中间时隙u32speed_hz;本次传输的速度，可以优先覆盖spi_boardnfo里的设置struct list_head transfer_list; 挂接至U spi_message上的连接体;struct spi_message struct list_head transfers;/transfer 链struct spi_device *spi;/ 对应的 spi 设备unsignedis_dma_mapped:1;是否启动 dma 功能v

13、oid *context;/ 回调参数unsigned actual_length;/ 传输的真正长度int status;/0 ，成功struct list_head que;/driver 使用void *state;每个域的使用方法，这里直接看起来并不明确，必须结合 master 的驱动spi master 驱动SPI 设备资源：static struct resource s3c_spi0_resource = 0 = DEFINE_RES_MEM(S3C24XX_PA_SPI, SZ_32),1 = DEFINE_RES_IRQ(IRQ_SPI0),;struct platform_

14、device s3c_device_spi0 = .name= s3c2410-spi,.id= 0,.num_resources= ARRAY_SIZE(s3c_spi0_resource),.resource= s3c_spi0_resource,.dev= .dma_mask= &samsung_device_dma_mask, .coherent_dma_mask= DMA_BIT_MASK (32),;static struct resource s3c_spi1_resource = 0 = DEFINE_RES_MEM(S3C24XX_PA_SPI1, SZ_32),1 = DE

15、FINE_RES_IRQ(IRQ_SPI1),;struct platform_device s3c_device_spi1 = .name= s3c2410-spi,.id= 1,.num_resources= ARRAY_SIZE(s3c_spi1_resource),.resource= s3c_spi1_resource,.dev= .dma_mask= &samsung_device_dma_mask,.coherent_dma_mask= DMA_BIT_MASK(32),;在此之间，走过了一些弯路学了 verilog/modelsim ，在之前一直不明白的事 情在逐渐的尝试中获得

16、了新的认识，硬件的 ip core 的工作是由 clock 来驱动的，而不是软件意义上的过程，在 同步时钟的上升 / 下降沿中进行数据处理，移位等在 SPI 的 ip core 设计中，主要有三个模块：1. clock generate2. data shift3. register control首先通过 AP 过来的系统时钟及设备能够支持的最大时钟频率，计算出对应 的最接近的分频系数，而模块 1 就是根据这个分频系数来通过系统的源clock产生对应的目标clock【因为对于SPI IF不需要独立 的精确的晶振】生成了与slave同步的clock之后，输出到模块2，模块2负责具体的发送 数据

17、功能。具体的采数发数时序见第三节。而 register control 则负责所有的可配置接口，如：分频系数，支持位宽，FIFO深度，支持的片选数，以及相应的MSB/LSB设置选项在 SPI 的协议中，最大的误区在于 master 与 slave 之间的私有协议：SPI master的本生设计中并不支持具体的传输协议，而是简单的提供了一个 传输数据的通路，而协议则是由实现的slave端，以及slave端驱动来决定的。下面来总结这个数据发送与接收的具体过程：读指定地址：read(addr, &value, len);1. 配置相关读取操作的寄存器2. slave驱动圭寸装协议 CMD【描述bas

18、e + addr + len + flagS3. 拉下slave对应在master上的cs【低电平有效】4发送指定位宽cmd到slave端【由master来驱动，而slave只需要发送数 据到对应 fifo 并启动发送即可】5. slave端接收到指定的cmd,在MISO线上回应对应的数据6. slave驱动从master的fifo中等待数据，当 master读取到对应的线上数 据，并放于FIFO中7. 读取到数据，拉高 CS/*make sure len is word units*/int gps_spi_read_bytes_test3( u32 len,u32 addr,u32 *da

19、ta, bool sys, u32base)u32 read_cmd2;local_spi_init();read_cmd0 = SPI_READ_CMD(len,addr 2 + base);spi_assert_function(0);local_spi_write(u8*)read_cmd, 4);local_spi_read(u8 *)data, 4);spi_assert_function(1);return 0; 写指定地址：write(addr, &value, len);int gps_spi_write_bytes_test2( u32 len,u32 addr,u32 da

20、ta) u32 write_cmd2,one_read;local_spi_init();write_cmd0 = SPI_WRITE_SYS_CMD(len*1,addr 2);write_cmd1 = data;spi_assert_function(0);local_spi_write(u8 *)write_cmd, 8);spi_assert_function(1);return 0; 一些读写的实现细节：int local_spi_read(u8 *buf, u32 size)/*wait for data*/while (reg-sts2 & (0x1 READ_TIME_OUT)goto read_exit;*p = (u32)reg-txd;p+;/*if tx fifo is not full*/while (reg-sts2 & (0x1 6);writel(*p, SPRD_SPI1_BASE);p+;/*bitlen is 4*/以上为 master 驱动需要实现传输的一些流程spi 传输时序问题主要关注两个参数：CPOL：Clock 初始电平（ 0：低电平， 1：高电平）CPHA：采样位置（ 0：第一个跳变边沿， 1：第二个跳变边沿）：上升沿采样，下