Linux内核驱动详解：SPI子系统与多slave模式

SPI (Serial Peripheral Interface) 是一种由摩托罗拉最早提出的全双工三线同步串行外围接口，它采用主从(Master-Slave)架构设计，适用于多种设备的通信。SPI支持单主多从(Multi-Slave)模式，通过增加片选信号(CS)来区分不同的从设备，每个主设备最多可连接4个从设备，但需要额外的片选引脚。由于主从通信的独占性，当一个从设备在传输数据时，其他从设备必须等待。 SPI总线的基本结构包括时钟线SCK、数据线MOSI和MISO（双向，MOSI用于发送，MISO用于接收）、以及从设备的片选信号CS。数据在同步时钟的移位脉冲下按位传输，遵循高位优先(MSB FIRST)的原则。在四线工作模式下，MOSI和MISO与SCK共用，而从设备通过各自独立的CS线进行选择。 SPI的优点包括： 1. 全双工操作，允许数据同时发送和接收。 2. 操作简单，易于实现。 3. 较高的数据传输速率。 然而，SPI也存在一些缺点： - 线路资源占用大，特别是从设备的片选线，可能占用较多的总线带宽。 - 缺乏标准的流控制机制，没有内置的数据确认，依赖于从设备正确响应。 - 不同厂商的SPI实现可能存在差异，缺乏统一的规范。 SPI协议的关键设置是CPOL和CPHA，它们分别定义了时钟空闲时的电平极性和时钟相位。CPOL=0表示空闲时为低电平，CPOL=1则为高电平；CPHA=0表示数据采样在时钟上升沿，CPHA=1则在时钟下降沿。这些参数决定了SPI设备的工作模式，Linux中通过SPI_MODE_0、SPI_MODE_1、SPI_MODE_2、SPI_MODE_3这四个宏来表示不同的模式。 为了保证主从设备间的顺利通信，主设备需要了解并设置与从设备兼容的工作模式，通常可以从从设备的数据手册中获取相应的模式信息。SPI是一种灵活且高效但需仔细配置的通信接口，广泛应用于各种嵌入式系统和微控制器间的数据交换。