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【摘要】本文以PowerPC+Linux 2.6.25 平臺為例，詳細分析了SPI匯流排的驅動架構。首先介紹了SPI的總體架構，從使用者的角度將其分為三個層面，不同的開發者只需要關注相應的層面即可。然後分析了主要資料結構及其之間的相互關係，接著分析了不同層的具體實現，最後以一款SPI介面的時鐘晶片為例講述瞭如何在使用者空間訪問SPI驅動。對於ARM + Linux平臺，只有平臺依賴層即匯流排控制器驅動有差異。

【關鍵字】PowerPC, SPI, Master, Slave, spidev

目錄

1    SPI概述    3
2    SPI總體架構    3
2.1    硬體抽象層    3
2.2    平臺依賴層    3
2.3    使用者介面層    3
3    主要的資料結構    4
3.1    Spi_master    4
3.2    SPI_driver    5
3.3    Spi_device    6
4    平臺依賴層-匯流排控制器驅動    7
4.1    platform device    8
4.2    platform driver    11
4.3    SPI Master    14
5    硬體抽象層-SPI core    14
5.1    匯流排初始化    14
5.2    Master註冊    15
5.3    驅動註冊    19
5.4    資料傳輸    19
6    使用者介面層-SPI裝置驅動    21
6.1    統一的裝置模型    21
6.1.1    關鍵資料結構    21
6.1.2    初始化    22
6.1.3    Open及release    24
6.1.4    資料收發    25
6.2    特定的裝置驅動    36
6.2.1    關鍵資料結構    37
6.2.2    初始化    38
6.2.3    資料收發    42
7    驅動訪問示例    42
7.1.1    寫操作    43
7.1.2    讀操作    43
8    參考鳴謝    44

1    SPI概述
SPI的通訊原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主裝置和一個或多個從裝置，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時或者硬體複用兩根資料線），也是所有基於SPI的裝置共有的，它們是MISO、MOSI、SCK、CS。
（1）MOSI – 主裝置資料輸出，從裝置資料輸入
（2）MISO– 主裝置資料輸入，從裝置資料輸出
（3）SCK – 時鐘訊號，由主裝置產生
（4）CS – 從裝置使能訊號，由主裝置控制
其中CS是控制晶片是否被選中的，也就是說只有片選訊號為預先規定的使能訊號時（高電位或低電位），對此晶片的操作才有效，這就允許在同一總線上連線多個SPI裝置成為可能。接下來就負責通訊的3根線了，通訊是通過資料交換完成的。SPI是序列通訊協議，也就是說資料是一位一位從MSB或者LSB開始傳輸的，這就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈衝，MISO、MOSI則基於此脈衝完成資料傳輸。 SPI支援4-32bits的序列資料傳輸，支援MSB和LSB，每次資料傳輸時當從裝置的大小端發生變化時需要重新設定SPI Master的大小端。

2    SPI總體架構
在2.6的Linux核心中，SPI的驅動架構分為如下三個層次：硬體抽象層、平臺依賴層和使用者介面層

。
2.1    硬體抽象層
SPI-bitbang.c和SPI.c為其主體框架程式碼，提供了核心資料結構的定義、SPI控制器驅動和裝置驅動的註冊、登出管理等API。其為硬體平臺無關層，向下遮蔽了物理匯流排控制器的差異，定義了統一的訪問策略和介面；其向上提供了統一的介面，以便SPI裝置驅動通過匯流排控制器進行資料收發。
2.2    平臺依賴層
SPI匯流排Master就是一條SPI匯流排的控制器（所謂控制是相對於本CPU來說的），在物理上連線若干SPI從裝置。在Linux驅動中，每種處理器平臺有自己的控制器驅動，屬於平臺移植相關層。PowerPC平臺來說，其是spi_mpc83xx.c。其按照核心層定義的介面實現了spi_master。
2.3    使用者介面層
裝置驅動層為使用者介面層，其為使用者提供了通過SPI匯流排訪問具體裝置的介面。

3    主要的資料結構
3.1    Spi_master
spi_master是對某一條SPI匯流排的抽象，是特定匯流排的相關屬性的集合。

struct spi_master {
    struct device    dev;

   
    s16            bus_num;

   
    u16            num_chipselect;