LINUX 系统SPI 标准接口 应用开发

Linux系统中，和I2C一样，SPI也有系统自带的设备驱动程序，位于源码目录下drivers/spi/spidev.c，以下为驱动的移植和对应应用程序编写方法

驱动代码移植
要将此设备驱动加入到内核中，要做两件事情

第一：将此驱动编译进内核
步骤：make menuconfig

        Device Drivers -> 

        <*>SPI support ->

         <*>User mode SPI device driver support

第二：在平台文件arch/arm/mach-mx6/board-mx6q_sabresd.c 中添加对spidev的设备注册
步骤：

1、准备spi_board_info变量（全局变量）

static struct spi_board_info spidev_ecspi2_board_info[] __initdata = {
{
/* The modalias must be the same as spi device driver name */
.modalias = “spidev”,
.max_speed_hz = 20000000,
.bus_num = 1,
.chip_select = 0,

},
};

2、注册spi_board_info变量到内核中，要在平台硬件初始化的函数中执行本段代码

spi_register_board_info(spidev_ecspi2_board_info,
ARRAY_SIZE(spidev_ecspi2_board_info));

应用程序编写
在对驱动代码进行修改之后，需要根据驱动的架构来完成应用程序的编写，在内核源代码Documentation/spi目录下有一个spidev_test.c文件，是内核作者提供给Linux开发人员的参考文档，笔者也是参考此文件来编写的应用程序

应用程序无非是open、close、read、write、ioctl的使用。open，close没什么好说的，下面具体说下ioctl、read和write的使用。

spi应用程序编写步骤:
第一：open
第二：ioctl ，ioctl有九种cmd，分别对应不同的arg
a、设置或获取SPI工作模式
SPI_IOC_RD_MODE //读 模式
SPI_IOC_WR_MODE //写 模式
以上两种cmd对用arg是spi_device.mode
spi_device.mode有以下几种类型
#define SPI_MODE_0 (0|0)//SCLK空闲时为低电平，第一个时间延采样
#define SPI_MODE_1 (0|SPI_CPHA)//SCLK空闲时为高电平，第一个时间延采样
#define SPI_MODE_2 (SPI_CPOL|0)//SCLK空闲时为低电平，第二个时间延采样
#define SPI_MODE_3 (SPI_CPOL|SPI_CPHA)//SCLK空闲时为高电平，第二个时间延采样
#define SPI_CS_HIGH 0x04//片选为高
#define SPI_LSB_FIRST 0x08//低位数据先传输
#define SPI_3WIRE 0x10//三线式，输入输出数据线为一条线
#define SPI_LOOP 0x20//回环模式
#define SPI_NO_CS 0x40//没有片选信号
#define SPI_READY 0x80//
用法：
mode = mode | SPI_MODE_0 | SPI_CS_HIGH | SPI_LSB_FIRST | SPI_LOOP
ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode)；
注意：前面四种是对SCK时钟信号空闲时的电平，和采样时刻的选择，四个只能选择其中一种，后面的五种可以用或的形式选择任意几个，使用方法如上

b、设置或获取SPI读写是从高位还是低位开始
SPI_IOC_RD_LSB_FIRST //读 LSB
SPI_IOC_WR_LSB_FIRST //写 LSB
以上两种cmd对用arg是spi_device.mode
用法：同上，但是mode类型只有SPI_LSB_FIRST一种

c、设置或获取SPI读写数据位数
SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD //读 每字多少位
SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD //写 每字多少位
以上两种cmd对用arg是spi_device.bits_per_word
用法：
bits = 8；
ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);

d、设置或获取SPI读写的最大频率
SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ //读 最大速率
SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ //写 最大速率
以上两种cmd对用arg是spi_device.max_speed_hz
用法：
speed = 50*1000；
ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);

e、传输数据
SPI_IOC_MESSAGE(n) //传输n个数据包
以上一种cmd对用arg是spi_ioc_transfer
用法：全双工传输数据
struct spi_ioc_transfer tr = {
.tx_buf = (unsigned long)tx,
.rx_buf = (unsigned long)rx,
.len = ARRAY_SIZE(tx),
.delay_usecs = delay,
.speed_hz = speed,
.bits_per_word = bits,
};
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);

第三：read或write
用法：和大多数的设备read函数一样的用法，但是每次读或者写的大小不能大于4096Byte。
char* buf[n];
read(fd,buf,sizeof(buf));或者write(fd,buf,sizeof(buf));

第四：close
应用代码：

#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <getopt.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/spi/spidev.h>

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0]))

static void pabort(const char *s)
{
perror(s);
abort();
}

static const char *device = “/dev/spidev1.0”;
static uint8_t mode;
static uint8_t bits = 8;
static uint32_t speed = 50000;
static uint16_t delay;
unsigned char buf_me[1] = {0x55};

static void transfer(int fd)
{
int ret;
uint8_t tx[] = {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xBA, 0xAD,
0xF0, 0x0D,
};
uint8_t rx[ARRAY_SIZE(tx)] = {0, };
struct spi_ioc_transfer tr = {
.tx_buf = (unsigned long)tx,
.rx_buf = (unsigned long)rx,
.len = ARRAY_SIZE(tx),
.delay_usecs = delay,
.speed_hz = speed,
.bits_per_word = bits,
};

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);
if (ret < 1)
	pabort("can't send spi message");

for (ret = 0; ret < ARRAY_SIZE(tx); ret++) {
	if (!(ret % 6))
		puts("");
	printf("%.2X ", rx[ret]);
}
puts("");

}

static void print_usage(const char *prog)
{
printf(“Usage: %s [-DsbdlHOLC3]\n”, prog);
puts(" -D --device device to use (default /dev/spidev1.1)\n"
" -s --speed max speed (Hz)\n"
" -d --delay delay (usec)\n"
" -b --bpw bits per word \n"
" -l --loop loopback\n"
" -H --cpha clock phase\n"
" -O --cpol clock polarity\n"
" -L --lsb least significant bit first\n"
" -C --cs-high chip select active high\n"
" -3 --3wire SI/SO signals shared\n");
exit(1);
}

static void parse_opts(int argc, char *argv[])
{
while (1) {
static const struct option lopts[] = {
{ “device”, 1, 0, ‘D’ },
{ “speed”, 1, 0, ‘s’ },
{ “delay”, 1, 0, ‘d’ },
{ “bpw”, 1, 0, ‘b’ },
{ “loop”, 0, 0, ‘l’ },
{ “cpha”, 0, 0, ‘H’ },
{ “cpol”, 0, 0, ‘O’ },
{ “lsb”, 0, 0, ‘L’ },
{ “cs-high”, 0, 0, ‘C’ },
{ “3wire”, 0, 0, ‘3’ },
{ “no-cs”, 0, 0, ‘N’ },
{ “ready”, 0, 0, ‘R’ },
{ NULL, 0, 0, 0 },
};
int c;

	c = getopt_long(argc, argv, "D:s:d:b:lHOLC3NR", lopts, NULL);

	if (c == -1)
		break;

	switch (c) {
	case 'D':
		device = optarg;
		break;
	case 's':
		speed = atoi(optarg);
		break;
	case 'd':
		delay = atoi(optarg);
		break;
	case 'b':
		bits = atoi(optarg);
		break;
	case 'l':
		mode |= SPI_LOOP;
		break;
	case 'H':
		mode |= SPI_CPHA;
		break;
	case 'O':
		mode |= SPI_CPOL;
		break;
	case 'L':
		mode |= SPI_LSB_FIRST;
		break;
	case 'C':
		mode |= SPI_CS_HIGH;
		break;
	case '3':
		mode |= SPI_3WIRE;
		break;
	case 'N':
		mode |= SPI_NO_CS;
		break;
	case 'R':
		mode |= SPI_READY;
		break;
	default:
		print_usage(argv[0]);
		break;
	}
}

}

int main(int argc, char *argv[])
{
int ret = 0;
int fd;

parse_opts(argc, argv);

fd = open(device, O_RDWR);
if (fd < 0)
	pabort("can't open device");


    mode = mode | SPI_MODE_1 | SPI_LSB_FIRST | SPI_LOOP;

/*
 * spi mode
 */
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
if (ret == -1)
	pabort("can't set spi mode");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode);
if (ret == -1)
	pabort("can't get spi mode");

/*
 * bits per word
 */
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
if (ret == -1)
	pabort("can't set bits per word");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);
if (ret == -1)
	pabort("can't get bits per word");

/*
 * max speed hz
 */
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);
if (ret == -1)
	pabort("can't set max speed hz");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);
if (ret == -1)
	pabort("can't get max speed hz");

printf("spi mode: %d\n", mode);
printf("bits per word: %d\n", bits);
printf("max speed: %d Hz (%d KHz)\n", speed, speed/1000);

// transfer(fd);
while(1){
write(fd,buf_me,1);
}
close(fd);

return ret;

}