Linux下SPI从设备驱动的编写

SPI(Serial Peripheral Interface) 是一个同步的四线制串行线，用于连接微控制器和传感器、存储器及外围设备。三条信号线持有时钟信号（SCLK，经常在10MHz左右）和并行数据线带有“主出，从进(MOSI)”或是“主进，从出(MISO)”信号。数据交换的时候有四种时钟模式，模式0和模式3是最经常使用的。每个时钟周期将会传递数据进和出。如果没有数据传递的话，时钟将不会循环。

SPI驱动分为两类：
控制器驱动：它们通常内嵌于片上系统处理器，通常既支持主设备，又支持从设备。这些驱动涉及硬件寄存器，可能使用DMA。或它们使用GPIO引脚成为PIO bitbangers。这部分通常会由特定的开发板提供商提供，不用自己写。
协议驱动：它们通过控制器驱动，以SPI连接的方式在主从设备之间传递信息。这部分涉及具体的SPI从设备，通常需要自己编写。
那么特定的目标板如何让Linux 操控SPI设备？下面以AT91SAM9260系列CAN设备驱动为例，Linux内核版本为2.6.19。本文不涉及控制器驱动分析。
board_info提供足够的信息使得系统正常工作而不需要芯片驱动加载

在arch/arm/mach-at91rm9200/board-at91sam9260.c中有如下代码：
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/spi/spi.h>
…….
static struct spi_board_info ek_spi_devices[] = {
/* spi can ,add by mrz */
#if defined(CONFIG_CAN_MCP2515)
{
.modalias = "mcp2515",
.chip_select = 0,
//		.controller_data = AT91_PIN_PB3,
.irq = AT91_PIN_PC6, //AT91SAM9260_ID_IRQ0,
.platform_data = &mcp251x_data,
.max_speed_hz = 10 * 1000 * 1000,
.bus_num = 1,
.mode = 0,
}
#endif
};.
………
static void __init ek_board_init(void)
{
……
/* SPI */
at91_add_device_spi(ek_spi_devices, ARRAY_SIZE(ek_spi_devices));
}

这样在Linux初始化时候就可以加载SPI CAN驱动。

下面来看MCP2515 CAN驱动的结构，协议驱动有点类似平台设备驱动，本文只列出框架，不涉及具体实现代码，在/driver/CAN/MCP2515.c中：

static struct spi_driver mcp251x_driver = {
.driver = {
.name	= mcp2515,
.bus	= &spi_bus_type,
.owner	= THIS_MODULE,
},
.probe	= mcp251x_probe,
.remove	= __devexit_p(mcp251x_remove),
#ifdef CONFIG_PM
.suspend	= mcp251x_suspend,
.resume	= mcp251x_resume,
#endif
};
驱动将自动试图绑定驱动到任何board_info给定别名为" mcp2515"的SPI设备。
static int __devinit mcp251x_probe(struct spi_device *spi)
{
struct mcp251x *chip;
int ret = 0;

dev_dbg(&spi->dev, "%s: start/n",  __FUNCTION__);

chip = kmalloc(sizeof(struct mcp251x), GFP_KERNEL);
if (!chip) {
ret = -ENOMEM;
goto error_alloc;
}

dev_set_drvdata(&spi->dev, chip);

chip->txbin = chip->txbout = 0;
chip->rxbin = chip->rxbout = 0;
chip->count = 0;
chip->spi = spi;
init_MUTEX(&chip->lock);
init_MUTEX(&chip->txblock);
init_MUTEX(&chip->rxblock);
init_waitqueue_head(&chip->wq);

#if (LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,6,20))
INIT_WORK(&chip->irq_work, mcp251x_irq_handler);
#else
INIT_WORK(&chip->irq_work, mcp251x_irq_handler, spi);
#endif

chip->spi_transfer_buf = kmalloc(SPI_TRANSFER_BUF_LEN, GFP_KERNEL);
if (!chip->spi_transfer_buf) {
ret = -ENOMEM;
goto error_buf;
}

ret = request_irq(spi->irq, mcp251x_irq, SA_SAMPLE_RANDOM, DRIVER_NAME, spi);
if (ret < 0) {
dev_err(&spi->dev, "request irq %d failed (ret = %d)/n", spi->irq, ret);
goto error_irq;
}

cdev_init(&chip->cdev, &mcp251x_fops);
chip->cdev.owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add(&chip->cdev, MKDEV(MAJOR(can_devt), can_minor), 1);
if (ret < 0) {
dev_err(&spi->dev, "register char device failed (ret = %d)/n", ret);
goto error_register;
}

chip->class_dev = class_device_create(can_class, NULL,
MKDEV(MAJOR(can_devt), can_minor),
&spi->dev, "can%d", can_minor);
if (IS_ERR(chip->class_dev)) {
dev_err(&spi->dev, "cannot create CAN class device/n");
ret = PTR_ERR(chip->class_dev);
goto error_class_reg;
}

dev_info(&spi->dev, "device register at dev(%d:%d)/n",
MAJOR(can_devt), can_minor);

mcp251x_hw_init(spi);
mcp251x_set_bit_rate(spi, 125000); /* A reasonable default */
mcp251x_hw_sleep(spi);

can_minor++;

return 0;

error_class_reg:
cdev_del(&chip->cdev);
error_register:
free_irq(spi->irq, spi);
error_irq:
kfree(chip->spi_transfer_buf);
error_buf:
kfree(chip);
error_alloc:
return ret;
}

一旦进入probe()，驱动使用"struct spi_message"向SPI设备要求I/O。当remove()返回时，驱动保证将不会提交任何这种信息。
一个spi_message是协议操作序列，以一个原子序列执行。SPI驱动控制包括：
（1）当双向读写开始，是根据spi_transfer要求序列是怎样安排的。
（2）随意设定传递后的短延时，使用spi_transfer.delay_usecs设定。
（3）在一次传递和任何延时之后，无论片选是否活跃，使用spi_transfer.cs_change标志， 暗示下条信息是否进入这个同样的设备，使用原子组中最后一次传输上的spi_transfer.cs_change标志位，可能节省芯片选择取消操作的成本。