SPI 使用

SPI是一種高速的，全雙工，同步串行通信接口，用于連接微控制器、傳感器、存儲設備等。 Face-RK3399 SPI引出來了一路SPI4（可復用GPIO）給外部使用。 Face-RK3399 開發板提供了 SPI4（單片選）接口，具體位置如下圖：

SPI工作方式

SPI以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，分別是：

CS 片選信號 SCLK 時鐘信號 MOSI 主設備數據輸出、從設備數據輸入 MISO 主設備數據輸入，從設備數據輸出

Linux內核用CPOL和CPHA的組合來表示當前SPI的四種工作模式：

CPOL＝0，CPHA＝0 SPI_MODE_0 CPOL＝0，CPHA＝1 SPI_MODE_1 CPOL＝1，CPHA＝0 SPI_MODE_2 CPOL＝1，CPHA＝1 SPI_MODE_3

CPOL：表示時鐘信號的初始電平的狀態，０為低電平，１為高電平。CPHA：表示在哪個時鐘沿采樣，０為第一個時鐘沿采樣，１為第二個時鐘沿采樣。SPI的四種工作模式波形圖如下：

驅動編寫

下面以 W25Q128FV Flash模塊為例簡單介紹SPI驅動的編寫。

編寫Makefile/Kconfig

在kernel/drivers/spi/Kconfig中添加對應的驅動文件配置：

config SPI_FIREFLY tristate “Firefly SPI demo support ” default y help Select this option if your Firefly board needs to run SPI demo.

在kernel/drivers/spi/Makefile中添加對應的驅動文件名：

obj-$（CONFIG_SPI_FIREFLY） += spi-firefly-demo.o

config中選中所添加的驅動文件，如：

│ Symbol： SPI_FIREFLY ［=y］ │ Type ： tristate │ Prompt： Firefly SPI demo support │ Location： │ -》 Device Drivers │ -》 SPI support （SPI ［=y］） │ Defined at drivers/spi/Kconfig:704 │ Depends on： SPI ［=y］ && SPI_MASTER ［=y］

配置DTS節點

在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-firefly-face.dtsi中添加SPI驅動結點描述，如下所示：

&spi4 { status = “disabled”; max-freq = 《48000000》; spidev@00 { status = “disabled”; compatible = “linux，spidev”; reg = 《0x00》; spi-max-frequency = 《48000000》; }; };

status：如果要啟用SPI，則設為okay，如不啟用，設為disable。

compatible：這里的屬性必須與驅動中的結構體：of_device_id 中的成員compatible 保持一致。

reg：此處與spidev@00保持一致，本例設為：0x00。

spi-max-frequency：此處設置spi使用的最高頻率。RK3399最高支持48000000。

定義SPI驅動

在內核源碼目錄kernel/drivers/spi/中創建新的驅動文件，如：spi-firefly-demo.c 在定義 SPI 驅動之前，用戶首先要定義變量 of_device_id 。 of_device_id 用于在驅動中調用dts文件中定義的設備信息，其定義如下所示：

static struct of_device_id firefly_match_table［］ = {{ .compatible = “linux，spidev”，}，{}，};

此處的compatible與DTS文件中的保持一致。

spi_driver定義如下所示：

static struct spi_driver firefly_spi_driver = { .driver = { .name = “firefly-spi”， .owner = THIS_MODULE， .of_match_table = firefly_match_table，}， .probe = firefly_spi_probe， };

注冊SPI設備

在初始化函數static int __init spidev_init（void）中向內核注冊SPI驅動： spi_register_driver（&firefly_spi_driver）;

如果內核啟動時匹配成功，則SPI核心會配置SPI的參數（mode、speed等），并調用firefly_spi_probe。

讀寫 SPI 數據

firefly_spi_probe中使用了兩種接口操作讀取W25Q128FV的ID： firefly_spi_read_w25x_id_0接口直接使用了spi_transfer和spi_message來傳送數據。 firefly_spi_read_w25x_id_1接口則使用SPI接口spi_write_then_read來讀寫數據。

成功后會打印：

root@rk3399_firefly_face:/ # dmesg | grep firefly-spi ［ 1.006235］ firefly-spi spi0.0： Firefly SPI demo program ［ 1.006246］ firefly-spi spi0.0： firefly_spi_probe： setup mode 0， 8 bits/w， 48000000 Hz max ［ 1.006298］ firefly-spi spi0.0： firefly_spi_read_w25x_id_0： ID = ef 40 18 00 00 ［ 1.006361］ firefly-spi spi0.0： firefly_spi_read_w25x_id_1： ID = ef 40 18 00 00

打開SPI demo

Face-RK3399 spi默認沒有打開，如果需要的使用的花在rk3399-firefly-face.dtsi打開：

&spi4 { status = “disabled”; max-freq = 《48000000》; spidev@00 { - status = “disabled”; + status = “okay” compatible = “linux，spidev”; reg = 《0x00》; spi-max-frequency = 《48000000》; };

常用SPI接口

下面是常用的 SPI API 定義：

void spi_message_init（struct spi_message *m）; void spi_message_add_tail（struct spi_transfer *t， struct spi_message *m）; int spi_sync（struct spi_device *spi， struct spi_message *message） ; int spi_write（struct spi_device *spi， const void *buf， size_t len）; int spi_read（struct spi_device *spi， void *buf， size_t len）; ssize_t spi_w8r8（struct spi_device *spi， u8 cmd）; ssize_t spi_w8r16（struct spi_device *spi， u8 cmd）; ssize_t spi_w8r16be（struct spi_device *spi， u8 cmd）; int spi_write_then_read（struct spi_device *spi， const void *txbuf， unsigned n_tx， void *rxbuf， unsigned n_rx）;

詳細使用說明請參考源碼：kernel/drivers/spi/spidev.c。

FAQs

Q1： SPI數據傳送異常

A1： 確保 SPI 4個引腳的 IOMUX 配置正確， 確認 TX 送數據時，TX 引腳有正常的波形，CLK 頻率正確，CS 信號有拉低，mode 與設備匹配。