嵌入式linux之iMX6ULL驅(qū)動(dòng)開發(fā) | 通用spi驅(qū)動(dòng)之spidev使用總結(jié)

因?yàn)榕d趣，業(yè)余時(shí)間把玩下手邊的imax6ul開發(fā)板。Linux內(nèi)核集成了spidev驅(qū)動(dòng)，

提供了SPI設(shè)備的用戶空間API。支持用于半雙工通信的read和write訪問接口以及用于

全雙工通信和I/O配置的ioctl接口。使用時(shí)，只需將SPI從設(shè)備的compatible屬性值添加

到spidev區(qū)動(dòng)的spidev dt ids[]數(shù)組中，即可將該SPI從設(shè)備創(chuàng)建為spidev設(shè)備。

如果不想編寫單獨(dú)的spi設(shè)備驅(qū)動(dòng)，那么使用linux內(nèi)核提供的通用spidev設(shè)備驅(qū)動(dòng)就夠了，

它提供統(tǒng)一的字符設(shè)備操作，那么只需要在應(yīng)用層讀寫和控制即可。

spidev驅(qū)動(dòng)

spidev是一個(gè)Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，用于與SPI（串行外設(shè)接口）設(shè)備進(jìn)行通信。SPI是一種全雙工、

同步的串行通信協(xié)議，常用于連接微控制器和外部設(shè)備。spidev驅(qū)動(dòng)允許用戶空間程序通過

Linux的設(shè)備文件接口與SPI設(shè)備進(jìn)行通信。用戶可以通過打開和讀寫設(shè)備文件來發(fā)送和

接收SPI數(shù)據(jù)。spidev驅(qū)動(dòng)提供了一組控制IO口和SPI參數(shù)的ioctl命令。

同時(shí)Linux內(nèi)核也集成了SPI測試工具spidev test，用于在用戶態(tài)對(duì)spidev動(dòng)功能進(jìn)行測試

和驗(yàn)證。

spidev設(shè)備驅(qū)動(dòng)源碼位置在：linux-imx-4.1.15driversspispidev.c

驅(qū)動(dòng)框架框圖：

除了使用spidev驅(qū)動(dòng)外，當(dāng)然也可以自己編寫SPI驅(qū)動(dòng)。

使用現(xiàn)有的spidev驅(qū)動(dòng)可以簡化開發(fā)過程，因?yàn)樗峁┝艘唤M用戶空間接口，

可以直接在應(yīng)用程序中使用標(biāo)準(zhǔn)的文件操作函數(shù)（如open、read、write和ioctl）

來操作SPI設(shè)備。這種方式適用于大多數(shù)應(yīng)用場景，特別是對(duì)于簡單的SPI設(shè)備操作，

可以快速實(shí)現(xiàn)功能。

如果使用自己編寫的SPI驅(qū)動(dòng)也可以，也不算麻煩，需要在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)SPI子系統(tǒng)，

包括SPI控制器驅(qū)動(dòng)和SPI設(shè)備驅(qū)動(dòng)，最后根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)個(gè)如字符型設(shè)備驅(qū)動(dòng)操作接口，

供上層應(yīng)用使用即可。

應(yīng)用層使用步驟

用戶應(yīng)用層使用spidev驅(qū)動(dòng)的步驟如下：

1. 打開SPI設(shè)備文件：用戶可以通過打開/dev/spidevX.Y文件來訪問SPI設(shè)備，

其中X是SPI控制器的編號(hào)，Y是SPI設(shè)備的編號(hào)。

2. 配置SPI參數(shù)：用戶可以使用ioctl命令SPI_IOC_WR_MODE、

SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD和SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ來設(shè)置SPI模式

、數(shù)據(jù)位數(shù)和時(shí)鐘速度等參數(shù)。

3. 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：用戶可以使用read和write系統(tǒng)調(diào)用來發(fā)送和接收SPI數(shù)據(jù)。

寫入的數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)絊PI設(shè)備，而從設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)在用戶提供的緩沖區(qū)中。

4. 關(guān)閉SPI設(shè)備文件：當(dāng)不再需要與SPI設(shè)備通信時(shí)，用戶應(yīng)該關(guān)閉SPI設(shè)備文件。

總結(jié)起來，spidev驅(qū)動(dòng)提供了一種簡單而靈活的方式來與SPI設(shè)備進(jìn)行通信，

使得用戶可以輕松地在Linux系統(tǒng)上開發(fā)和控制SPI設(shè)備。

使能spidev用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)

在生成的config文件中可以看到以下配置生效了。我的是在imx6ul開發(fā)板的imx_v7_defconfig的linux內(nèi)核配置文件中。

CONFIG_SPI=y
CONFIG_SPI_GPIO=y
CONFIG_SPI_IMX=y
CONFIG_SPI_SPIDEV=y

&ecspi3 {
        fsl,spi-num-chipselects = <2>;/*cs管腳數(shù)配置*/
        cs-gpios = <0>,<&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;/*cs管腳配置*/
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi3>;
        status = "okay";/* status屬性值為"okay" 表示該節(jié)點(diǎn)使能*/
 
	spidev: icm20608@0 {
	compatible = "alientek,icm20608";
        spi-max-frequency = <8000000>;
        reg = <0>;/*spi設(shè)備是沒有設(shè)備地址的, 這里是指使用spi控制器的cs-gpios里的第幾個(gè)片選io　*/
    };
 
	oled: oledsh1106@1 {
	compatible = "yang,oledsh1106";/*重要，會(huì)匹配spidev.c中指定的compatible*/
	spi-cpol;/*配置spi信號(hào)模式*/
	spi-cpha;
	spi-max-frequency = < 8000000 >;/* 指定spi設(shè)備的最大工作時(shí)鐘 */
    reg = <1>;
    };
};

以上需要注意的是：如果該spi接口下掛載有多個(gè)從設(shè)備，

需要設(shè)置fsl,spi-num-chipselects = <2>;默認(rèn)該值為1。還有需要注意的地方是，

cs-gpios 片選信號(hào)需要配置對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)。以上的為配置了兩路片選GPIO管腳，

第一個(gè)默認(rèn)的，第二個(gè)是指定的。如果僅有一個(gè)從設(shè)備，可以配置cs-gpio就行了。

注意cs-gpio和cs-gpios的區(qū)別，帶s的標(biāo)識(shí)可以有多個(gè)。

如果忽略cs管腳數(shù)配置，則會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤:

需要設(shè)置fsl,spi-num-chipselects = <2>; 

注意上面的compatible 屬性，在新版linux內(nèi)核，可以寫任意的字符串，

最好不再寫”spidev”，老版的是要寫成”spidev”。

給出的理由是： spidev should never be referenced in DT without a specific

 compatible string, it is a Linux implementation thing rather than a description 

of the hardware。

此外還有一些額外配置，以下為自定義屬性，用于指定工作時(shí)序方式及其它功能設(shè)置等。

如CPOL需要設(shè)1, 則只需在spi設(shè)備節(jié)點(diǎn)里加上"spi-cpol"屬性即可; CPOL設(shè)0，

則不寫"spi-cpol"屬性即可 。

• buswidth = <8>; /* 傳輸以8位為單位 */
  mode = <0>; /* 使用第幾種工作時(shí)序(CPOL, CPHA) */
  /*但在現(xiàn)用的內(nèi)核源碼里發(fā)現(xiàn), spi設(shè)備的工作時(shí)序并不是用mode屬性值來指定的*/
  /* 如CPOL需要設(shè)1, 則只需在spi設(shè)備節(jié)點(diǎn)里加上"spi-cpol"屬性即可;

• CPOL設(shè)0，則不寫"spi-cpol"屬性即可 */
  /* CPHA設(shè)1時(shí)，則在設(shè)備節(jié)點(diǎn)里加上"spi-cpha"屬性即可 */

pinctrl的配置

pinctrl_ecspi3: ecspi3grp {
                fsl,pins = <
                        MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO        0x100b1  /* MISO*/
                        MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI        0x100b1  /* MOSI*/
                        MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK      0x100b1  /* CLK*/
                        MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20       0x100b0  /* CS*/
                    >;
            };

#加載環(huán)境
source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
#編譯內(nèi)核
make zImage -j16
#編譯指定的設(shè)備樹
make imx6ull-14x14-nand-4.3-480x272-c.dtb

默認(rèn)的spidev.c中，是沒有匹配你添加的設(shè)備的，因此需要修改spidev.c代碼，增加compatible匹配。

/* The main reason to have this class is to make mdev/udev create the
 * /dev/spidevB.C character device nodes exposing our userspace API.
 * It also simplifies memory management.
 */
 
static struct class *spidev_class;
 
//#ifdef CONFIG_OF
static const struct of_device_id spidev_dt_ids[] = {
	{ .compatible = "rohm,dh2228fv" },
  { .compatible = "yang,oledsh1106" },
	{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, spidev_dt_ids);
//#endif

內(nèi)核編譯成功后，更新內(nèi)核和設(shè)備樹文件。啟動(dòng)設(shè)備后，在/sys/class/spidev下可以確認(rèn)spidev枚舉出了多少個(gè)spi設(shè)備。

設(shè)備樹查看

查看設(shè)備樹是否有新添加的節(jié)點(diǎn)：

更新設(shè)備樹到板子上后查看下是否有生成spi設(shè)備節(jié)點(diǎn)：

開源測試工具

spidev驅(qū)動(dòng)有現(xiàn)成的測試工具。其中一個(gè)常用的測試工具是spi_test，

它是spidev驅(qū)動(dòng)自帶的測試工具，可以用于測試和調(diào)試SPI設(shè)備。

spi_test可以通過命令行參數(shù)設(shè)置SPI設(shè)備的各種參數(shù)，如設(shè)備文件、

傳輸速率、字節(jié)順序等。使用spi_test可以發(fā)送和接收SPI數(shù)據(jù)，

以驗(yàn)證spidev驅(qū)動(dòng)的功能和性能。

在源碼linux-imx-4.1.15-2.1.0-v2.7\Documentation\spi路徑下，

有兩個(gè)測試工具的源碼文件，spidev_fdx.c和spidev_test.c文件。

可以直接交叉編譯為可執(zhí)行文件使用。

這些工具都基于spidev通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及對(duì)應(yīng)的ioctl命令實(shí)現(xiàn)，

可以方便的用來對(duì)spi的通用型驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行測試。

編譯方法

#加載環(huán)境
source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/
environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
#編譯
$(CC) spidev_fdx.c -o spidev_fdx
$(CC) spidev_test.c -o spidev_test

首先，將spi接口的MISO和MOSI接口短接。

其次，編譯測試代碼：

Documentation/spi/spidev_test.c

如，在/dev/spidev2.0上發(fā)送"string_to_send"字符串，顯示發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)：

 ./spidev_test -D /dev/spidev2.0 -v -p string_to_send

如果要發(fā)送32位/16位的數(shù)據(jù)，則需要先生成二進(jìn)制文件，如生成32字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)：

dd if=/dev/urandom of=test_data bs=16 count=2

用hexdump來查看這個(gè)二進(jìn)制文件：

hexdump -v test_data -C

00000000 74 6a 59 3e 1e 81 73 fb 5a 3f 94 c7 d8 20 ca e9 |tjY>..s.Z?... ..|

00000010 24 2e a5 68 75 ab f7 12 af e6 c1 3d e2 d8 9a ba |$..hu......=....|

00000020

發(fā)送：

./spidev_test -D /dev/spidev2.0 -b 32 -v -i test_data————————————————

最后，輸出結(jié)果與輸入相同即為正確。

在這樣一個(gè)速食的時(shí)代，堅(jiān)持做自己，慢下來，潛心琢磨，心懷敬畏，領(lǐng)悟知識(shí)，

才能向下扎到根，向上捅破天，背著世界往前行！

原文鏈接：https://blog.csdn.net/yyz_1987/article/details/131918983