深入剖析Linux SPI传输方式 (linux spi transfer)

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行通信协议，用于在微控制器和外围设备之间传输数据。它被广泛应用于嵌入式系统和单片机中。在Linux中，SPI子系统提供了一个框架，用于与SPI设备进行交互。本文将深入研究Linux中的SPI传输方式。

SPI的基本概念

SPI是一种同步的全双工协议，具有高速传输和低复杂度的优点。它通常由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备控制通信，从设备响应。SPI设备之间通过四根线实现通信：

1. MOSI（Master Out Slave In）：主设备发送数据给从设备的线路。

2. MISO（Master In Slave Out）：从设备发送数据给主设备的线路。

3. SCLK（Serial Clock）：时钟线，主设备控制通信时序的线路。

4. SS（Slave Select）：从设备的片选信号线。

在每个时钟周期中，主设备向MOSI线发送一个位，从设备则在MISO线上发送一个位。每个设备都有一个片选信号，当SS线上的信号被拉低时，表示该设备可以被选择。主设备通过拉低各自的SS线来选择要与之通信的设备。

SPI传输方式

在Linux中，SPI驱动程序通过向SPI控制器的寄存器写入和读取数据来与SPI设备进行交互。Linux中有两种SPI传输方式：传统IO传输和DMA传输。这两种传输方式有各自的优点和适用场景。

1. 传统IO传输：这种传输方式使用中断、轮询和睡眠等技术来在内核空间和用户空间之间传输数据。 IO传输是SPI的默认传输方式。在IO传输中，SPI传输函数是同步阻塞的。当数据传输开始时，该函数会阻塞当前进程，在传输完成时解除阻塞状态。这确保了数据的传输是原子的（不会被中断），但是也会导致一些功能不够灵活的问题。IO传输适用于小量数据传输和实时性要求不高的场景。

2. DMA传输：这种传输方式使用DMA控制器来进行数据传输，可以减少CPU的负载，提高数据传输的效率。 DMA传输需要一些特殊的硬件设备来支持。在DMA传输中，SPI传输函数不会阻塞当前进程，而是将数据传输任务交给DMA控制器，然后立即返回，这样可以使得传输函数具有异步非阻塞的特点。DMA传输适用于大量数据传输和实时性要求高的场景。

如何使用Linux SPI传输方式

通过以下步骤可以使用Linux中的SPI传输功能：

1. 需要通过SPI设备驱动来初始化SPI控制器和SPI设备，检查设备是否存在并设置通信参数等。

2. 需要通过ioctl()系统调用来设置传输方式和传输参数。

3. 接下来，可以使用spi_sync_transfer()函数进行传输。目前Linux SPI子系统已经支持了多线程传输方式，一个主线程可以同时与多个SPI设备进行通信。

本文深入研究了Linux中的SPI传输方式，包括传统IO传输和DMA传输两种传输方式。不同的传输方式适用于不同的应用场景，并具有各自的优点和局限性。了解了这些传输方式后，我们可以根据具体应用场景来选择合适的方式来进行SPI设备的通信。在使用时，只需要按照上述步骤进行初始化，并使用相应的SPI传输函数即可。这样可以帮助我们更好地了解和使用Linux中的SPI传输功能。