Linux SPI驱动详解：从spidev.c看数据流

"该文档是关于SPI驱动的详细介绍，主要关注Linux环境下的SPI驱动开发流程。文档基于内核版本2.6.32.2，适用于S3C2440硬件平台。SPI驱动在系统架构中位于核心层之上，为上层应用程序提供file_operations接口，使应用能够通过设备节点与驱动进行交互。驱动程序和控制器驱动通过SPI核心相连接，以增强代码的可移植性。文档特别提到了`spidev.c`作为设备驱动程序的例子，详细解析了SPI驱动的数据流走向，从应用程序调用开始，直至数据在物理总线上的传输。" SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行接口，广泛应用于嵌入式系统中，用于连接微控制器和其他外围设备。在Linux中，SPI驱动通常分为两部分：设备驱动和控制器驱动，它们通过SPI核心进行通信。 1. **设备驱动**：`spidev.c`是设备驱动的示例，它包含了`spi_driver`结构体，定义了驱动的名字、所有者、probe函数（即设备检测函数）和remove函数（设备移除）。`spidev_probe`函数在设备被发现时调用，`spidev_remove`则在设备移除时执行。在初始化阶段，设备驱动会注册到字符设备模型，分配主设备号`SPIDEV_MAJOR`，并创建对应的设备类`spidev_class`。 2. **SPI核心**：SPI核心是驱动与硬件控制器之间的桥梁，处理数据传输的细节。它负责匹配设备驱动和控制器驱动，以及调度数据传输。在上述代码中，`register_chrdev`函数用于注册字符设备，使得当用户空间访问SPI设备节点时，内核能够调用预定义的file_operations结构体中的方法。 3. **控制器驱动**：控制器驱动与特定的SPI控制器硬件相关，负责实际的SPI通信，包括设置时钟速度、模式和数据位宽等。在Linux中，控制器驱动通常集成在平台驱动中，或者作为一个单独的模块存在。 4. **数据流**：当应用程序通过设备节点（如`/dev/spi*/`）进行操作时，file_operations接口会被调用，如`open`、`read`、`write`等。这些调用经过SPI核心，由设备驱动处理，最终由控制器驱动将数据转换为SPI总线上的信号传输到硬件。 5. **设备节点与udev/mdev**：`class_create`创建了一个名为`spidev`的设备类，这有助于udev或mdev动态管理设备节点的创建和删除。当设备插入或移除时，相应的设备节点会自动添加或移除。 6. **SPI协议**：SPI协议有四种基本模式（Mode 0-3），每种模式下，时钟极性和时钟相位都有两种状态，这些模式决定了数据在时钟边沿的上升还是下降沿被采样。SPI总线通常包含MISO（主输入，从输出）、MOSI（主输出，从输入）、SCLK（时钟）和CS（片选）四条线，根据具体配置可以支持全双工或半双工通信。 通过理解和实现SPI驱动，开发者可以为特定的SPI设备编写自定义驱动，以实现高效、可靠的数据交换。文档中提供的例子和解析对理解Linux SPI驱动的实现机制非常有帮助。