Qualcomm[高通]平台的SPI驱动框架分析

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Qualcomm[高通]平台的SPI驱动框架分析

一、SPI总线概述
SPI是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便。
SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要4根线,事实上3根也可以。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI(数据输入),SDO(数据输出),SCLK(时钟),CS(片选)。
MOSI(SDO):主器件数据输出,从器件数据输入。
MISO(SDI):主器件数据输入,从器件数据输出。
SCLK :时钟信号,由主器件产生。
CS:从器件使能信号,由主器件控制。
其中CS是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),对此芯片的操作才有效,这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。需要注意的是,在具体的应用中,当一条SPI总线上连接有多个设备时,SPI本身的CS有可能被其他的GPIO脚代替,即每个设备的CS脚被连接到处理器端不同的GPIO,通过操作不同的GPIO口来控制具体的需要操作的SPI设备,减少各个SPI设备间的干扰。
SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位从MSB或者LSB开始传输的,这就是SCK时钟线存在的原因,由SCK提供时钟脉冲,MISO、MOSI则基于此脉冲完成数据传输。 SPI支持4-32bits的串行数据传输,支持MSB和LSB,每次数据传输时当从设备的大小端发生变化时需要重新设置SPI Master的大小端。

二、Linux SPI驱动总体架构
在2.6的linux内核中,SPI的驱动架构可以分为如下三个层次:SPI 核心层、SPI控制器驱动层和SPI设备驱动层。Linux 中SPI驱动代码位于drivers/spi目录。
1.SPI核心层
SPI核心层是Linux的SPI核心部分,提供了核心数据结构的定义、SPI控制器驱动和设备驱动的注册、注销管理等API。其为硬件平台无关层,向下屏蔽了物理总线控制器的差异,定义了统一的访问策略和接口;其向上提供了统一的接口,以便SPI设备驱动通过总线控制器进行数据收发。
Linux中,SPI核心层的代码位于driver/spi/spi.c。

2.SPI控制器驱动层
SPI控制器驱动层,每种处理器平台都有自己的控制器驱动,属于平台移植相关层。它的职责是为系统中每条SPI总线实现相应的读写方法。在物理上,每个SPI控制器可以连接若干个SPI从设备。
在系统开机时,SPI控制器驱动被首先装载。一个控制器驱动用于支持一条特定的SPI总线的读写。一个控制器驱动可以用数据结构struct spi_master来描述。

3.SPI设备驱动层
SPI设备驱动层为用户接口层,其为用户提供了通过SPI总线访问具体设备的接口。
SPI设备驱动层可以用两个模块来描述,struct spi_driver和struct spi_device。
Driver是为device服务的,spi_driver注册时会扫描SPI bus上的设备,进行驱动和设备的绑定,probe函数用于驱动和设备匹配时被调用。从上面的结构体注释中我们可以知道,SPI的通信是通过消息队列机制,而不是像I2C那样通过与从设备进行对话的方式。

三、spi子系统主要数据结构
1.在Linux中,使用spi_master结构来描述一个SPI主机控制器的驱动。
struct spi_master {
struct device dev;
s16 bus_num; //为该控制器对应的SPI总线号
u16 num_chipselect; //控制器支持的片选数量,即能支持多少个spi设备,从设备的片选号不能大于这个数量
u16 dma_alignment;
int (*setup)(struct spi_device *spi);//函数是设置SPI总线的模式,时钟等的初始化函数, 针对设备设置SPI的工作时钟及数据传输模式等。在spi_add_device函数中调用
int (*transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_message *mesg);//实现SPI总线读写方法的函数。实现数据的双向传输,可能会睡眠
void (*cleanup)(struct spi_device *spi); //注销时候调用
};
//分配,注册和注销的SPI主机的API由SPI核心提供:
struct spi_master *spi_alloc_master(struct device *host, unsigned size);
int spi_register_master(struct spi_master *master);
void spi_unregister_master(struct spi_master *master);

2.在Linux中用spi_driver来描述一个SPI外设驱动。
struct spi_driver {
const struct spi_device_id *id_table;//匹配的设备表
int            (*probe)(struct spi_device *spi);
int            (*remove)(struct spi_device *spi);
void        (*shutdown)(struct spi_device *spi);
int            (*suspend)(struct spi_device *spi, pm_message_t mesg);
int            (*resume)(struct spi_device *spi);
struct device_driver    driver;
};

3.Linux用spi_device来描述一个SPI外设设备。
struct spi_device {
struct device        dev;
struct spi_master    *master;//对应的控制器指针
u32            max_speed_hz;//spi通信的时钟
u8            chip_select; //片选,用于区分同一总线上的不同设备
u8            mode;
#define    SPI_CPHA    0x01            /* clock phase */
#define    SPI_CPOL    0x02            /* clock polarity */
#define    SPI_MODE_0    (0|0)            /* (original MicroWire) */
#define    SPI_MODE_1    (0|SPI_CPHA)
#define    SPI_MODE_2    (SPI_CPOL|0)
#define    SPI_MODE_3    (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
#define    SPI_CS_HIGH    0x04            /* chipselect active high? */
#define    SPI_LSB_FIRST    0x08            /* per-word bits-on-wire */
#define    SPI_3WIRE    0x10            /* SI/SO signals shared */
#define    SPI_LOOP    0x20            /* loopback mode */
#define    SPI_NO_CS    0x40            /* 1 dev/bus, no chipselect */
#define    SPI_READY    0x80            /* slave pulls low to pause */
u8            bits_per_word;//每个字长的比特数
int            irq;//使用的中断号
void            *controller_state;
void            *controller_data;
char            modalias

[SPI_NAME_SIZE];//名字
};
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。

4.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。
struct spi_bitbang {
struct workqueue_struct *workqueue;//工作队列头
struct work_struct work;//每一次传输都传递下来一个spi_message,都向工作队列头添加一个
workspinlock_t lock;
struct list_head queue;//挂接spi_message,如果上一次的spi_message还没有处理完,接下来的spi_message就挂接在queue上等待处理
u8 busy;//忙碌标志
u8 use_dma;
u8 flags;
struct spi_master *master;//指向spi控制器
int (*setup_transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_transfer *t);//设置传输模式
void (*chipselect)(struct spi_device *spi, int is_on);//片选
#define BITBANG_CS_ACTIVE 1 /* normally nCS, active low */
#define BITBANG_CS_INACTIVE 0
int (*txrx_bufs)(struct spi_device *spi, struct spi_transfer *t);//传输函数
u32 (*txrx_word[4])(struct spi_device *spi,unsigned nsecs,u32 word, u8 bits);
};

5.下面来看看spi_message:
struct spi_message {
struct list_head transfers; //此次消息的传输队列,一个消息可以包含多个传输段
struct spi_device *spi; //传输的目的设备
unsigned is_dma_mapped:1; //如果为真,此次调用提供dma和cpu虚拟地址
void (*complete)(void *context); //异步调用完成后的回调函数
void *context; //回调函数的参数
unsigned actual_length; //此次传输的实际长度
int status; //执行的结果,成功被置0,否则是一个负的错误码
struct list_head queue;
void *state;
};
在有消息需要传递的时候,会将spi_transfer通过自己的transfer_list字段挂到spi_message的transfers链表头上。spi_message用来原子的执行spi_transfer表示的一串数组传输请求。这个传输队列是原子的,这意味着在这个消息完成之前不会有其 他消息占用总线。消息的执行总是按照FIFO的顺序。

6.下面看一看spi_transfer:
struct spi_transfer {
const void *tx_buf; //要写入设备的数据(必须是dma_safe),或者为NULL
void *rx_buf; //要读取的数据缓冲(必须是dma_safe),或者为NULL
unsigned len; //tx和rx的大小(字节数),这里不是指它的和,而是各自的长度,他们总是相等的
dma_addr_t tx_dma; //如果spi_message.is_dma_mapped是真,这个是tx的dma地址
dma_addr_t rx_dma; //如果spi_message.is_dma_mapped是真,这个是rx的dma地址
unsigned cs_change:1; //影响此次传输之后的片选,指示本次tranfer结束之后是否要重新片选并调用setup改变设置,这个标志可以较少系统开销u8
bits_per_word; //每个字长的比特数,如果是0,使用默认值
u16 delay_usecs; //此次传输结束和片选改变之间的延时,之后就会启动另一个传输或者结束整个消息
u32 speed_hz; //通信时钟。如果是0,使用默认值
struct list_head transfer_list; //用来连接的双向链表节点
};

7.spi控制器驱动的私有数据
struct davinci_spi {
struct spi_bitbang    bitbang;
struct clk        *clk;//时钟
u8            version;
resource_size_t        pbase;//spi寄存器物理地址
void __iomem        *base;//spi寄存器虚拟地址
u32            irq;//spi中断号
struct completion    done;

const void    *tx;//发送buffer
void            *rx;//读buffer
#define SPI_TMP_BUFSZ    (SMP_CACHE_BYTES   1)
u8            rx_tmp_buf[SPI_TMP_BUFSZ];
int            rcount;//读数据个数
int            wcount;//写数据个数
struct davinci_spi_dma    dma;
struct davinci_spi_platform_data *pdata;

void        (*get_rx)(u32 rx_data, struct davinci_spi *);//读数据函数
u32            (*get_tx)(struct davinci_spi *);//发送数据函数
u8            bytes_per_word[SPI_MAX_CHIPSELECT];
u32            speed;
u32            cs_num;
bool        in_use;

#ifdef CONFIG_CPU_FREQ
struct notifier_block freq_transition;
#endif
};

四、spi驱动初始化
1.spi总线注册
//spi总线结构
struct bus_type spi_bus_type = {
.name        = “spi”,
.dev_attrs    = spi_dev_attrs,
.match        = spi_match_device,
.uevent        = spi_uevent,
.suspend    = spi_suspend,
.resume        = spi_resume,
};

//spi_master类,会在sysfs文件系统创建该类
static struct class spi_master_class = {
.name        = “spi_master”,
.owner        = THIS_MODULE,
.dev_release    = spi_master_release,
};

static int __init spi_init(void)
{
int    status;

buf = kmalloc(SPI_BUFSIZ, GFP_KERNEL);
if (!buf) {
status = -ENOMEM;
goto err0;
}
//分别对应sysfs文件系统中的sys/bus/下的spi目录和sys/class/下的spi_master目录。
status = bus_register(&spi_bus_type);//注册spi总线
if (status < 0)
goto err1;

status = class_register(&spi_master_class);//创建spi_master的类
if (status < 0)
goto err2;
return 0;

err2:
bus_unregister(&spi_bus_type);
err1:
kfree(buf);
buf = NULL;
err0:
return status;
}

2.spi控制器管脚的复用配置
const short da850_spi0_pins[] __initdata = {
DA850_SPI0_CLK,DA850_SPI0_ENA,DA850_SPI0_SOMI,DA850_SPI0_SIMO,
-1
};

static __init void da850_evm_init(void)
{
//……
ret = davinci_cfg_reg_list(da850_spi0_pins);//复用管脚配置
if (ret)
pr_warning(“da850_evm_init: spi0 mux setup failed: %d\n”,    ret);
//……
}

3.注册spi的platform device设备
static struct spi_board_info da850evm_spi_info[] = {
{
.modalias = “ads7846”,//设备名,与spi_driver中定义的名字相同
.bus_num = 0,
.chip_select = 0,
.max_speed_hz = 1500000,
.mode             = SPI_MODE_0,
.irq = 128,//GPIO1[11] .platform_data = &ads7846_config,
},
};

static void __init da850evm_init_spi0(struct spi_board_info *info, unsigned len)
{
int ret;

//注册spi设备的信息到board_list链表中,待spi master注册好后扫描这些板级设备再进行注册
ret = spi_register_board_info(info, len);
if (ret)
pr_warning(“failed to register board info : %d\n”, ret);

//注册spi0的platform device
ret = da8xx_register_spi(0, &da850evm_spi0_pdata);
if (ret)
pr_warning(“failed to register spi 1 device : %d\n”, ret);

if (!(system_rev & 0x100))
register_mtd_user(&spi_notifier);
}

int __init spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)
{
struct boardinfo *bi;
int i;

bi = kzalloc(n * sizeof(*bi), GFP_KERNEL);//分配一个boardinfo结构
if (!bi)
return -ENOMEM;

for (i = 0; i < n; i , bi , info ) {         struct spi_master *master;         memcpy(&bi->board_info, info, sizeof(*info));//填充boardinfo结构
mutex_lock(&board_lock);
list_add_tail(&bi->list, &board_list);//挂载到全局链表board_list中

//遍历spi_master_list链表,查看是否有spi设备在此spi控制器上,现在因为spi master尚未注册,不会注册板级设备。
//待spi控制器注册后,还会扫描链表进行匹配,来注册板级设备
list_for_each_entry(master, &spi_master_list, list)
spi_match_master_to_boardinfo(master, &bi->board_info);
mutex_unlock(&board_lock);
}
return 0;
}

static struct resource da8xx_spi0_resources[] = {[0] = {
.start = 0x01c41000,
.end = 0x01c41fff,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},[1] = {
.start = IRQ_DA8XX_SPINT0,
.end = IRQ_DA8XX_SPINT0,
.flags = IORESOURCE_IRQ,
},[2] = {
.start = EDMA_CTLR_CHAN(0, 14),
.end = EDMA_CTLR_CHAN(0, 14),
.flags = IORESOURCE_DMA,
},[3] = {
.start = EDMA_CTLR_CHAN(0, 15),
.end = EDMA_CTLR_CHAN(0, 15),
.flags = IORESOURCE_DMA,
},[4] = {
.start = 0,
.end = 0,
.flags = IORESOURCE_DMA,
},
};

static struct platform_device da8xx_spi_device[] = {[0] = {
.name = “spi_davinci”,
.id = 0,
.num_resources = ARRAY_SIZE(da8xx_spi0_resources),
.resource = da8xx_spi0_resources,
},[1] = {
.name = “spi_davinci”,
.id = 1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(da8xx_spi1_resources),
.resource = da8xx_spi1_resources,
},
};

int __init da8xx_register_spi(int instance,struct davinci_spi_platform_data *pdata)
{
struct platform_device *pdev;

if (instance == 0)
pdev = &da8xx_spi_device[0];
else if (instance == 1)
pdev = &da8xx_spi_device[1];
else
return -EINVAL;

pdev->dev.platform_data = pdata;

return platform_device_register(pdev);//注册platform device设备
}

4.注册platform driver,会注册spi控制器spi_master

static struct platform_driver davinci_spi_driver = {
.driver = {
.name = “spi_davinci”,
.owner = THIS_MODULE,
},
.remove = __exit_p(davinci_spi_remove),
.suspend = davinci_spi_suspend,
.resume = davinci_spi_resume,
};

static int __init davinci_spi_init(void)
{
return platform_driver_probe(&davinci_spi_driver, davinci_spi_probe);
}

//platform driver与platform device匹配成功后,调用davinci_spi_probe
static int davinci_spi_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct spi_master *master;
struct davinci_spi *dspi;
struct davinci_spi_platform_data *pdata;
struct resource *r, *mem;
resource_size_t dma_rx_chan = SPI_NO_RESOURCE;
resource_size_t    dma_tx_chan = SPI_NO_RESOURCE;
resource_size_t    dma_eventq = SPI_NO_RESOURCE;
int i = 0, ret = 0;
u32 spipc0;

pdata = pdev->dev.platform_data;
if (pdata == NULL) {
ret = -ENODEV;
goto err;
}

//分配一个spi控制器的spi_master结构,分配struct spi_master   struct davinci_spi大小的数据,把davinci_spi设为spi_master的私有数据
master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(struct davinci_spi));
if (master == NULL) {
ret = -ENOMEM;
goto err;
}

//把spi_master设置为platform_device结构中dev的私有数据
dev_set_drvdata(&pdev->dev, master);

//从master中获得私有数据davinci_spi
dspi = spi_master_get_devdata(master);
if (dspi == NULL) {
ret = -ENOENT;
goto free_master;
}

//从platform device的私有数据中获得spi控制器的寄存器物理地址资源
r = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
if (r == NULL) {
ret = -ENOENT;
goto free_master;
}
dspi->pbase = r->start;//spi寄存器起始物理地址
dspi->pdata = pdata;

//为spi控制器的物理地址申请内存空间
mem = request_mem_region(r->start, resource_size(r), pdev->name);
if (mem == NULL) {
ret = -EBUSY;
goto free_master;
}

//将spi控制器的寄存器物理地址映射到内核空间
dspi->base = ioremap(r->start, resource_size(r));
if (dspi->base == NULL) {
ret = -ENOMEM;
goto release_region;
}

//从platform device的私有数据中获得spi控制器的中断号
dspi->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
if (dspi->irq <= 0) {         ret = -EINVAL;         goto unmap_io;     }          //申请中断号     ret = request_irq(dspi->irq, davinci_spi_irq, 0, dev_name(&pdev->dev),dspi);
if (ret)
goto unmap_io;

//spi master计数加1,且
dspi->bitbang.master = spi_master_get(master);
if (dspi->bitbang.master == NULL) {
ret = -ENODEV;
goto irq_free;
}

//获得spi时钟
dspi->clk = clk_get(&pdev->dev, NULL);
if (IS_ERR(dspi->clk)) {
ret = -ENODEV;
goto put_master;
}
clk_enable(dspi->clk);//时钟使能

master->bus_num = pdev->id;//spi控制器所在的spi总线号
master->num_chipselect = pdata->num_chipselect;//spi控制器的片选数量
master->setup = davinci_spi_setup;//spi控制器的setup函数

//spi_bitbang专门负责数据的传输*
dspi->bitbang.chipselect = davinci_spi_chipselect;//片选选择函数
dspi->bitbang.setup_transfer = davinci_spi_setup_transfer;//建立传输的函数

dspi->version = pdata->version;//版本号SPI_VERSION_2
//设置一些标志位
dspi->bitbang.flags = SPI_NO_CS | SPI_LSB_FIRST | SPI_LOOP;
if (dspi->version == SPI_VERSION_2)
dspi->bitbang.flags |= SPI_READY;

//DMA操作的一些设置
r = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_DMA, 0);
if (r)
dma_rx_chan = r->start;
r = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_DMA, 1);
if (r)
dma_tx_chan = r->start;
r = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_DMA, 2);
if (r)
dma_eventq = r->start;

//数据传输函数
dspi->bitbang.txrx_bufs = davinci_spi_bufs;
//没有使用DMA
if (dma_rx_chan != SPI_NO_RESOURCE &&dma_tx_chan != SPI_NO_RESOURCE &&dma_eventq != SPI_NO_RESOURCE) {
dspi->dma.rx_channel = dma_rx_chan;
dspi->dma.tx_channel = dma_tx_chan;
dspi->dma.eventq = dma_eventq;

ret = davinci_spi_request_dma(dspi);
if (ret)
goto free_clk;

dev_info(&pdev->dev, “DMA: supported\n”);
dev_info(&pdev->dev, “DMA: RX channel: %d, TX channel: %d, event queue: %d\n”, dma_rx_chan, dma_tx_chan,dma_eventq);
}

//设置spi的读写函数
dspi->get_rx = davinci_spi_rx_buf_u8;
dspi->get_tx = davinci_spi_tx_buf_u8;

init_completion(&dspi->done);
ret = davinci_spi_cpufreq_register(dspi);//cpu变频相关操作
if (ret) {
pr_info(“davinci SPI contorller driver failed to register cpufreq\n”);
goto free_dma;
}

iowrite32(0, dspi->base   SPIGCR0);//reset spi控制器
udelay(100);
iowrite32(1, dspi->base   SPIGCR0);//跳出spi控制器reset状态

//初始化设置寄存器,包括对SPIMOSI,SPIMISO,SPICLK引脚的设置
spipc0 = SPIPC0_DIFUN_MASK | SPIPC0_DOFUN_MASK | SPIPC0_CLKFUN_MASK;
iowrite32(spipc0, dspi->base   SPIPC0);

//GPIO作为片选管脚的初始化
if (pdata->chip_sel) {
for (i = 0; i < pdata->num_chipselect; i ) {
if (pdata->chip_sel[i] != SPI_INTERN_CS)
gpio_direction_output(pdata->chip_sel[i], 1);
}
}

if (pdata->intr_line)
iowrite32(SPI_INTLVL_1, dspi->base   SPILVL);//设置spi中断的等级
else
iowrite32(SPI_INTLVL_0, dspi->base   SPILVL);

iowrite32(CS_DEFAULT, dspi->base   SPIDEF);//设置片选寄存器,写入默认值0xFF

/* master mode default */
set_io_bits(dspi->base   SPIGCR1, SPIGCR1_CLKMOD_MASK);//设置为master模式
set_io_bits(dspi->base   SPIGCR1, SPIGCR1_MASTER_MASK);//设置为master模式
set_io_bits(dspi->base   SPIGCR1, SPIGCR1_POWERDOWN_MASK);//设置为power-down模式

//设置bitbang传输
ret = spi_bitbang_start(&dspi->bitbang);
if (ret)
goto free_dma;

dev_info(&pdev->dev, “Controller at 0x%p\n”, dspi->base);

return ret;

free_dma:
edma_free_channel(dspi->dma.tx_channel);
edma_free_channel(dspi->dma.rx_channel);
edma_free_slot(dspi->dma.dummy_param_slot);
free_clk:
clk_disable(dspi->clk);
clk_put(dspi->clk);
put_master:
spi_master_put(master);
irq_free:
free_irq(dspi->irq, dspi);
unmap_io:
iounmap(dspi->base);
release_region:
release_mem_region(dspi->pbase, resource_size(r));
free_master:
kfree(master);
err:
return ret;
}

int spi_bitbang_start(struct spi_bitbang *bitbang)
{
int    status;

if (!bitbang->master || !bitbang->chipselect)
return -EINVAL;

/*初始化一个工作队列,后面再create_singlethread_workqueue,等到有数据要传输的时候,在spi_bitbang_transfer函数中通过调用queue_work(bitbang->workqueue, &bitbang->work),把work扔进workqueue中调度运行,这是内核的一贯做法*/
//动态创建一个work_struct结构,它的处理函数是bitbang_work
INIT_WORK(&bitbang->work, bitbang_work);
spin_lock_init(&bitbang->lock);//初始化自旋锁和链表头
INIT_LIST_HEAD(&bitbang->queue);//初始化链表头

if (!bitbang->master->mode_bits)
bitbang->master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA | bitbang->flags;

if (!bitbang->master->transfer)
bitbang->master->transfer = spi_bitbang_transfer;//spi数据的传输就是通过调用这个方法来实现的

//数据传输过程:spi_bitbang_transfer–>……–>davinci_spi_bufs
if (!bitbang->txrx_bufs) {//前边已经赋值davinci_spi_bufs
bitbang->use_dma = 0;
bitbang->txrx_bufs = spi_bitbang_bufs;
if (!bitbang->master->setup) {
if (!bitbang->setup_transfer)
bitbang->setup_transfer =
spi_bitbang_setup_transfer;
bitbang->master->setup = spi_bitbang_setup;
bitbang->master->cleanup = spi_bitbang_cleanup;
}
} else if (!bitbang->master->setup)
return -EINVAL;

bitbang->busy = 0;
//调用create_singlethread_workqueue创建单个工作线程
bitbang->workqueue = create_singlethread_workqueue(dev_name(bitbang->master->dev.parent));
if (bitbang->workqueue == NULL) {
status = -EBUSY;
goto err1;
}

//注册spi主机控制器
status = spi_register_master(bitbang->master);
if (status < 0)         goto err2;     return status; err2:     destroy_workqueue(bitbang->workqueue);
err1:
return status;
}

int spi_register_master(struct spi_master *master)
{
static atomic_t        dyn_bus_id = ATOMIC_INIT((1<<15) – 1);     struct device        *dev = master->dev.parent;
struct boardinfo    *bi;
int            status = -ENODEV;
int            dynamic = 0;

if (!dev)
return -ENODEV;

//spi控制器的片选数量不能为0
if (master->num_chipselect == 0)
return -EINVAL;

if (master->bus_num < 0) {//spi控制器总线号不能为0         master->bus_num = atomic_dec_return(&dyn_bus_id);
dynamic = 1;
}

spin_lock_init(&master->bus_lock_spinlock);
mutex_init(&master->bus_lock_mutex);
master->bus_lock_flag = 0;

//设置spi控制器的名称,即在sysfs文件系统中显示的名称
dev_set_name(&master->dev, “spi%u”, master->bus_num);

//设备添加到内核,会在sysfs文件系统下创建属性文件,这也是sys/class/spi_master下产生spi0,spi1的原因
status = device_add(&master->dev);
if (status < 0)         goto done;     dev_dbg(dev, “registered master %s%s\n”, dev_name(&master->dev),dynamic ? ” (dynamic)” : “”);

mutex_lock(&board_lock);
list_add_tail(&master->list, &spi_master_list);//将spi控制器的master挂载到全局链表spi_master_list

/*在spi controller的driver注册的时候不但注册这个主机控制器的驱动,还要遍历这个主机控制器的总线上的spi_device,
将总线上的 spi_device全部注册进内核。当注册进内核并且spi_driver已经注册的时候,如果总线match成功,
则会调用spi_driver的 probe函数,这个将在后边进行分析。
*/
list_for_each_entry(bi, &board_list, list)//遍历每个boardinfo管理的spi_board_info,如果设备的总线号与控制器的总线好相等,则创建新设备
spi_match_master_to_boardinfo(master, &bi->board_info);
mutex_unlock(&board_lock);

status = 0;
/* Register devices from the device tree */
of_register_spi_devices(master);
done:
return status;
}

static void spi_match_master_to_boardinfo(struct spi_master *master,struct spi_board_info *bi)
{
struct spi_device *dev;

if (master->bus_num != bi->bus_num)//要在同一个spi总线上
return;

//向spi控制器添加spi device
dev = spi_new_device(master, bi);
if (!dev)
dev_err(master->dev.parent, “can\’t create new device for %s\n”,bi->modalias);
}

struct spi_device *spi_new_device(struct spi_master *master,struct spi_board_info *chip)
{
struct spi_device    *proxy;
int            status;

//分配spi_device,并初始化spi->dev的一些字段
proxy = spi_alloc_device(master);
if (!proxy)
return NULL;

WARN_ON(strlen(chip->modalias) >= sizeof(proxy->modalias));
//初始化spi_device的各个字段
proxy->chip_select = chip->chip_select;//片选号
proxy->max_speed_hz = chip->max_speed_hz;
proxy->mode = chip->mode;
proxy->irq = chip->irq;
strlcpy(proxy->modalias, chip->modalias, sizeof(proxy->modalias));//spi设备的名字
proxy->dev.platform_data = (void *) chip->platform_data;
proxy->controller_data = chip->controller_data;
proxy->controller_state = NULL;

//添加spi设备
status = spi_add_device(proxy);
if (status < 0) {         spi_dev_put(proxy);         return NULL;     }     return proxy; } int spi_add_device(struct spi_device *spi) {     static DEFINE_MUTEX(spi_add_lock);     struct device *dev = spi->master->dev.parent;
struct device *d;
int status;

//spi设备的片选号不能超过spi控制器的片选数量
if (spi->chip_select >= spi->master->num_chipselect) {
dev_err(dev, “cs%d >= max %d\n”,spi->chip_select,spi->master->num_chipselect);
return -EINVAL;
}

//这里设置是spi_device在Linux设备驱动模型中的name,也就是spi0.0
dev_set_name(&spi->dev, “%s.%u”, dev_name(&spi->master->dev),spi->chip_select);
mutex_lock(&spi_add_lock);

//如果总线上挂的设备已经有这个名字,则设置状态忙碌,并退出
d = bus_find_device_by_name(&spi_bus_type, NULL, dev_name(&spi->dev));
if (d != NULL) {
dev_err(dev, “chipselect %d already in use\n”,spi->chip_select);
put_device(d);
status = -EBUSY;
goto done;
}

//对spi_device进行设置
status = spi_setup(spi);
if (status < 0) {         dev_err(dev, “can\’t setup %s, status %d\n”,dev_name(&spi->dev), status);
goto done;
}

//添加到内核,在sysfs文件系统下创建相应的属性文件(设备文件dev文件不会在这里创建,下边注册spi device驱动时会创建dev文件)
status = device_add(&spi->dev);
if (status < 0)         dev_err(dev, “can\’t add %s, status %d\n”,dev_name(&spi->dev), status);
else
dev_dbg(dev, “registered child %s\n”, dev_name(&spi->dev));

done:
mutex_unlock(&spi_add_lock);
return status;
}

int spi_setup(struct spi_device *spi)
{
unsigned    bad_bits;
int        status;

bad_bits = spi->mode & ~spi->master->mode_bits;
if (bad_bits) {
dev_err(&spi->dev, “setup: unsupported mode bits %x\n”,bad_bits);
return -EINVAL;
}

if (!spi->bits_per_word)
spi->bits_per_word = 8;

status = spi->master->setup(spi);//调用davinci_spi_setup

dev_dbg(&spi->dev, “setup mode %d, %s%s%s%s”
“%u bits/w, %u Hz max –> %d\n”,
(int) (spi->mode & (SPI_CPOL | SPI_CPHA)),
(spi->mode & SPI_CS_HIGH) ? “cs_high, ” : “”,
(spi->mode & SPI_LSB_FIRST) ? “lsb, ” : “”,
(spi->mode & SPI_3WIRE) ? “3wire, ” : “”,
(spi->mode & SPI_LOOP) ? “loopback, ” : “”,
spi->bits_per_word, spi->max_speed_hz,
status);

return status;
}

static int davinci_spi_setup(struct spi_device *spi)
{
int retval = 0;
struct davinci_spi *dspi;
struct davinci_spi_platform_data *pdata;

//从spi master的私有数据中取出davinci_spi
dspi = spi_master_get_devdata(spi->master);
pdata = dspi->pdata;

//设置了每字长的位数,发送速度
if (!spi->bits_per_word)
spi->bits_per_word = 8;

//设置spi片选管脚
if (!(spi->mode & SPI_NO_CS)) {
if ((pdata->chip_sel == NULL) ||(pdata->chip_sel[spi->chip_select] == SPI_INTERN_CS))
set_io_bits(dspi->base   SPIPC0, 1 << spi->chip_select);
}

//使能spi控制器
if (spi->mode & SPI_READY)
set_io_bits(dspi->base   SPIPC0, SPIPC0_SPIENA_MASK);

//是否使能内部loop-back测试模式
if (spi->mode & SPI_LOOP)
set_io_bits(dspi->base   SPIGCR1, SPIGCR1_LOOPBACK_MASK);
else
clear_io_bits(dspi->base   SPIGCR1, SPIGCR1_LOOPBACK_MASK);

return retval;
}

5.spi device的驱动注册,并创建设备节点
static struct spi_driver ads7846_driver = {
.driver = {
.name    = “ads7846”,
.bus    = &spi_bus_type,
.owner    = THIS_MODULE,
},
.probe        = ads7846_probe,
.remove        = __devexit_p(ads7846_remove),
.suspend    = ads7846_suspend,
.resume        = ads7846_resume,
};

static int __init ads7846_init(void)
{
return spi_register_driver(&ads7846_driver);
}

//驱动与设备匹配成功后,会调用ads7846_probe函数,此函数会创建spi设备的字符设备,设备节点,这里创建的是/dev/input/event0

2018-08-19T20:42:55+08:00 十月 5th, 2017|底层开发|0 条评论

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