分类: LINUX
2011-07-03 21:34:20
努力成为linux kernel hacker的人李万鹏原创作品,为梦而战。转载请标明出处
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SPI协议是一种同步的串行数据连接标准,由摩托罗拉公司命名,可工作于全双工模式。相关通讯设备可工作于m/s模式。主设备发起数据帧,允许多个从设备的存在。每个从设备
有独立的片选信号,SPI一般来说是四线串行总线结构。
接口:
SCLK——Serial Clock(output from master)时钟(主设备发出)
MOSI/SIMO——Master Output, Slave Input(output from master)数据信号线mosi(主设备发出)
MISO/SOMI——Master Input,Slave Outpu(output from slave)数据信号线(从设备)
SS——Slave Select(active low;output from master)片选信号
下面来看一下Linux中的SPI驱动。在Linux设备驱动框架的设计中,有一个重要的主机,外设驱动框架分离的思想,如下图。
外设a,b,c的驱动与主机控制器A,B,C的驱动不相关,主机控制器驱动不关心外设,而外设驱动也不关心主机,外设只是访问核心层的通用的API进行数据的传输,主机和外设之间可以进行任意的组合。如果我们不进行如图的主机和外设分离,外设a,b,c和主机A,B,C进行组合的时候,需要9种不同的驱动。设想一共有个主机控制器,n个外设,分离的结构是需要m+n个驱动,不分离则需要m*n个驱动。
下面介绍spi子系统的数据结构:
在Linux中,使用spi_master结构来描述一个SPI主机控制器的驱动。
分配,注册和注销的SPI主机的API由SPI核心提供:
在Linux中用spi_driver来描述一个SPI外设驱动。
可以看出,spi_driver结构体和platform_driver结构体有极大的相似性,都有probe(),remove(),suspend(),resume()这样的接口。
Linux用spi_device来描述一个SPI外设设备。
如下图,看这三个结构的关系,这里spi_device与spi_master是同一个父设备,这是在spi_new_device函数中设定的,一般这个设备是一个物理设备。
这里的spi_master_class,spi_bus_type又是什么呢,看下边两个结构体:
spi_bus_type对应spi中的spi bus总线,spidev的类定义如下:
创建这个类的主要目的是使mdev/udev能在/dev下创建设备节点/dev/spiB.C。B代表总线,C代表片外设备的片选号。
下边来看两个板级的结构,其中spi_board_info用来初始化spi_device,s3c2410_spi_info用来初始化spi_master。这两个板级的结构需要在移植的时候在arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中初始化。
boardinfo是用来管理spi_board_info的结构,spi_board_info通过spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)交由boardinfo来管理,并挂到board_list链表上,list_add_tail(&bi->list,&board_list);
s3c24xx_spi是S3C2440的SPI控制器在Linux内核中的具体描述,该结构包含spi_bitbang内嵌结构,控制器时钟频率和占用的中断资源等重要成员,其中spi_bitbang具体负责SPI数据的传输。
为了解决多个不同的SPI设备共享SPI控制器而带来的访问冲突,spi_bitbang使用内核提供的工作队列(workqueue)。workqueue是Linux内核中定义的一种回调处理方式。采用这种方式需要传输数据时,不直接完成数据的传输,而是将要传输的工作分装成相应的消息(spi_message),发送给对应的workqueue,由与workqueue关联的内核守护线程(daemon)负责具体的执行。由于workqueue会将收到的消息按时间先后顺序排列,这样就是对设备的访问严格串行化,解决了冲突。
下面来看看spi_message:
下面看一看spi_transfer: