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23_SPI_Slave_Mode驱动程序框架

  • 参考内核源码: Linux-5.4/drivers/spi/spi-imx.c
  • 注意：Linux 4.9的内核未支持SPI Slave Mode
  • 参考文档：《Linux_as_an_SPI_Slave_Handouts.pdf》

1. Master和Slave模式差别​

以IMX6ULL为例，Master和Slave模式的异同如下图：

  • 初始化

    • SPI寄存器有所不同
    • 引脚有所不同：Master模式下SS、CLK引脚是输出引脚，Slave模式下这些引脚是输入引脚

  • 准备数据：都需要准备好要发送的数据，填充TXFIFO

  • 发起传输：Master模式下要主动发起传输，等待发送完成(等待中断)

  • 使能接收中断：Slave模式下无法主动发起传输，只能被动地等待，使能接收中断即可

  • 中断函数里：读取RXFIFO得到数据

  • 传输完成

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2. SPI传输概述​

2.1 数据组织方式​

使用SPI传输时，最小的传输单位是"spi_transfer"，

对于一个设备，可以发起多个spi_transfer，

这些spi_transfer，会放入一个spi_message里。

  • spi_transfer：指定tx_buf、rx_buf、len image-20220531155456156

  • 同一个SPI设备的spi_transfer，使用spi_message来管理： image-20220531155559288

  • 同一个SPI Master下的spi_message，放在一个队列里： image-20220531155857825

所以，反过来，SPI传输的流程是这样的：

  • 从spi_master的队列里取出每一个spi_message
    • 从spi_message的队列里取出一个spi_transfer
  • 处理spi_transfer

2.2 SPI控制器数据结构​

参考内核文件：include/linux/spi/spi.h

Linux中使用spi_master结构体描述SPI控制器，有两套传输方法：

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3. SPI Slave Mode数据传输过程​

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4. 如何编写程序​

4.1 设备树​

  • SPI控制器设备树节点中，需要添加一个空属性：spi-slave
  • 要模拟哪类slave设备？需要添加slave子节点，这是用来指定slave protocol

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4.2 内核相关​

  • 新配置项：CONFIG_SPI_SLAVE

  • 设备树的解析：增加对spi-slave、slave子节点的解析

  • sysfs：新增加/sys/devices/.../CTLR/slave，对应SPI Slave handlers

  • 新API

    • spi_alloc_slave( )
    • spi_slave_abort( )
    • spi_controller_is_slave( )

  • 硬件设置不一样

    • master：SS、SCLK引脚是输出引脚
    • slave：SS、SCLK引脚是输入引脚

  • 传输时等待函数不一样

    • master：master主动发起spi传输，它可以指定超时时间，使用函数wait_for_completion_timeout() 进行等待
    • slave：slave只能被动等待传输，它无需指定超时时间，使用函数wait_for_completion_interruptible()进行等待 ，使用.slave_abort() 来取消等待

4.3 简单的示例代码​

4.3.1 master和slave驱动示例​

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4.3.2 master和slave使用示例​

对于设置为spi master模式的spi控制器，下面接的是一个一个spi slave设备，我们编写各类spi slave driver，通过spi master的函数读写spi slave 设备。

对于设置为spi slave模式的spi控制器，它是作为一个spi slave设备被其他单板的spi master设备来访问，它如何接收数据、如何提供数据？我们编写对应的spi slave handler。

对于master和slave，有两个重要概念：

  • SPI Slave Driver：通过SPI Master控制器跟SPI Slave设备通信
  • SPI Slave Handler：通过SPI Slave控制器监听远端的SPI Master

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