spi_device
虽然用户空间不需要直接用到spi_device结构体,但是这个结构体和用户空间的程序有密切的关系,理解它的成员有助于理解SPI设备节点的IOCTL命令,所以首先来介绍它。在内核中,每个spi_device代表一个物理的SPI设备:
struct spi_device {structdevice dev;structspi_master *master;u32 max_speed_hz; /* 通信时钟最大频率 */u8 chip_select; /* 片选号 */u8 mode; /*SPI设备的模式,下面的宏是它各bit的含义 */#define SPI_CPHA 0x01 /* 采样的时钟相位 */#define SPI_CPOL 0x02 /* 时钟信号起始相位:高或者是低电平 */#define SPI_MODE_0 (0|0)#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 /* 为1时片选的有效信号是高电平 */#define SPI_LSB_FIRST 0x08 /* 发送时低比特在前 */#define SPI_3WIRE 0x10 /* 输入输出信号使用同一根信号线 */#define SPI_LOOP 0x20 /* 回环模式 */u8 bits_per_word; /* 每个通信字的字长(比特数) */int irq; /*使用到的中断 */void *controller_state;void *controller_data;]; /* 设备驱动的名字 */};
spi_device的mode成员有两个比特位含义很重要:
SPI_CPHA选择对数据线采样的时机,0选择每个时钟周期的第一个沿跳变时采样数据,1选择第二个时钟沿采样数据;
SPI_CPOL选择每个时钟周期开始的极性,0表示时钟以低电平开始,1选择高电平开始。
这两个比特有四种组合,对应SPI_MODE_0~SPI_MODE_3。
另一个比较重要的成员是bits_per_word。这个成员指定每次读写的字长,单位是比特。虽然大部分SPI接口的字长是8或者16,仍然会有一些特殊的例子。需要说明的是,如果这个成员为零的话,默认使用8作为字长。
最后一个成员并不是设备的名字,而是需要绑定的驱动的名字。
spi_ioc_transfer
linux中,应用开发常用的结构体主要是struct spi_ioc_transfer:
struct spi_ioc_transfer { __u64 tx_buf; __u64 rx_buf; __u32 len; __u32 speed_hz; __u16 delay_usecs; __u8 bits_per_word; __u8 cs_change; __u32 pad;};
每个 spi_ioc_transfer都可以包含读和写的请求,其中读和写的长度必须相等。所以成员len不是tx_buf和rx_buf缓冲的长度之和,而是它们各自的长度。SPI控制器驱动会先将tx_buf写到SPI总线上,然后再读取len长度的内容到rx_buf。如果只想进行一个方向的传输,把另一个方向的缓冲置为0就可以了。
speed_hz和bits_per_word这两个成员可以为每次通信配置不同的通信速率(必须小于spi_device的max_speed_hz)和字长,如果它们为0的话就会使用spi_device中的配置。
delay_usecs可以指定两个spi_ioc_transfer之间的延时,单位是微妙。一般不用定义。
cs_change指定这个cs_change结束之后是否需要改变片选线。一般针对同一设备的连续的几个spi_ioc_transfer,只有最后一个需要将这个成员置位。这样省去了来回改变片选线的时间,有助于提高通信速率。
SPI设备的初始化
void spi_Init(){ ; spifd = open(device, O_RDWR); ) pabort("can't open device"); /* * spi mode */ ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode); ) pabort("can't set spi mode"); ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode); ) pabort("can't get spi mode"); /* * bits per word */ ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits); ) pabort("can't set bits per word"); ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits); ) pabort("can't get bits per word"); /* * max speed hz */ ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed); ) pabort("can't set max speed hz"); ret = ioctl(spifd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed); ) pabort("can't get max speed hz");}
首先open打开SPI的设备,然后通过ioctl函数进行数据位、速率、模式进行配置。
IOCTL命令
用户空间对spidev设备节点使用IOCTL命令失败会返回-1。
SPI_IOC_RD_MODE
读取SPI设备对应的spi_device.mode,使用的方法如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_RD_MODE, &mode);
其中第三个参数是一个uint8_t类型的变量
SPI_IOC_WR_MODE
设置SPI设备对应的spi_device.mode。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
SPI_IOC_RD_LSB_FIRST
查看设备传输的时候是否先传输低比特位。如果是的话,返回1。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_RD_LSB_FIRST, &lsb);
其中lsb是一个uint8_t类型的变量。返回的结果存在lsb中。
SPI_IOC_WR_LSB_FIRST
设置设备传输的时候是否先传输低比特位。当传入非零的时候,低比特在前,当传入0的时候高比特在前(默认)。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_WR_LSB_FIRST, &lsb);
SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD
读取SPI设备的字长。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);
其中bits是一个uibt8_t类型的变量。返回的结果保存在bits中。
SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD
设置SPI通信的字长。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ
读取SPI设备的通信的最大时钟频率。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);
其中speed是一个uint32_t类型的变量。返回的结果保存在speed中。
SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ
设置SPI设备的通信的最大时钟频率。使用的方式如下:
ioctl(fd,SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);
SPI_IOC_MESSAGE(N)
一次进行双向/多次读写操作。使用的方式如下:
structspi_ioc_transfer xfer[];......status= ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(), xfer);
其中N是本次通信中xfer的数组长度。
SPI的读写
int spi_read(){ bt_devide_msg msg; unsigned char ucRegVal; int ret,i; unsigned ]; ;i<;i++) { tx[i] = 0xda; } unsigned , }; struct spi_ioc_transfer tr = { .tx_buf = (unsigned long)tx, .rx_buf = (unsigned long)rx, .len = ARRAY_SIZE(tx), .delay_usecs = udelay, .speed_hz = speed, .bits_per_word = bits, }; ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(), &tr); ) { printf("can't read spi message\n"); ; } ] !=0xAA) { printf("read spi data: "); ; ret < ARRAY_SIZE(tx); ret++) { printf("%02X ", rx[ret]); } printf("\n"); } ucRegVal = rx[ARRAY_SIZE(tx)-]; get_data_process(rx); ;
write函数和这类似。
测试函数
void main(){ spi_init(); spi_read();}