深入理解Linux SPI总线驱动 (linux spi总线驱动)

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信总线，特点是通信线路简单、速度快、支持多从设备、全双工通信等。在嵌入式系统中，SPI总线已经成为一种常用的通信接口标准。本文将深入介绍Linux下SPIDevice Driver的实现及工作原理。

一、SPI总线简介

SPI总线通信原理非常简单，主机通过CLK（时钟线）、MOSI（主设备输出从设备输入）、MISO（主设备输入从设备输出）以及SS（片选线）与从设备通信。时钟线提供不间断的时基信号，主机通过CLK控制数据传输时序。MOSI和MISO是双向数据线，主机通过MOSI向从设备发送数据，由从设备通过MISO返回数据。SS线安排从设备，当某一从设备上的SS线被拉低（低电平）时，该从设备被选择，通信开始；当SS线被拉高（高电平）时，通信结束并释放该从设备。

二、SPI设备驱动的实现方式

在Linux系统中，SPI设备驱动集成了到核心框架中的SPI总线、SPI从设备管理以及SPI设备驱动三个部分。其中，SPI总线关心的是SPI总线的控制，主要构建了SPI总线模型，独立于CPU的设备模型，从设备的设备模型，并提供了总线操作的API，对上层应用程序对SPI总线控制提供相应的机制;SPI从设备管理关心的是从设备的操作，即从设备的寄存器操作、通信协议以及错误处理等;SPI设备驱动关心的是从设备的具体功能和控制，常常是硬件操作的核心代码和功能代码。

对于SPI设备驱动而言，其实现方法又分为两种，一种是将SPI设备驱动嵌入到内核中，这种实现方式具有性能优越性和可靠性，但是代码的维护和修改难度比较大，通常在开发嵌入式系统时采用这种方式。另一种是将SPI设备驱动以内核模块的方式驱入内核中，这种方式开发、维护比较容易，但通信效率较低。

在这里，我们主要介绍将SPI设备驱动编译为内核模块的实现方式。

三、SPI设备驱动的框架

一个标准的SPI设备驱动应该具有以下部分：

（1）、与SPI总线控制相关的部分，包括SPI控制结构、设备信息以及设备ID等;

（2）、与SPI从设备管理相关的部分，包括对SPI设备注册、卸载、设备初始化以及数据传输的管理等;

（3）、与SPI硬件相关的部分，包括硬件操作函数、数据传输函数以及设备控制函数等。

以Spi Flash设备驱动为例，相应代码如下：

四、SPI设备的注册

用户可以通过以下系统调用API完成驱动的注册：

int spi_register_driver(struct spi_driver* drv);//注册SPI驱动

void spi_unregister_driver(struct spi_driver* drv);//注销SPI驱动

其作用是将对应的SPI驱动注册到SPI总线驱动中，以实现对相应硬件设备的控制管理。SPI驱动接线图如下图所示。

五、

SPI总线是嵌入式系统中常用的通信接口，其串行通信快、线路简单、支持多从设备等特性使得SPI总线成为一种优秀的通信接口标准。SPI的硬件除了数据线之外还包含时钟线和片选线，从而保证了其通信的可靠性和稳定性。

Linux系统中提供了标准化的SPI总线管理和SPI设备驱动API，用户可以通过使用SPI总线驱动，将SPI设备接入到Linux内核中，享受到Linux系统提供的各种便利。而SPI设备驱动则是具体控制SPI设备的核心部分，其编写要确保良好的扩展性、跨平台性以及高性能低耗能的特性，有利于为用户应用程序开发提供优秀的支持。

综上所述，对于嵌入式系统开发人员来说，了解和掌握SPI总线管理及其设备驱动开发，对于提高系统运行效率和可靠性都是非常有益的。