ARM－Linux下SPI設(shè)備的添加與驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)※

怯肇乾，陳永超

（北京新大陸有限公司，北 京100044）

1 SPI總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)及其實(shí)現(xiàn)分析

ARM－Linux操作系統(tǒng)下，SPI總線操作，自上而下分為3個(gè)層次：平臺(tái)依賴層、硬件抽象層和用戶接口層。平臺(tái)依賴層對(duì)應(yīng)微處理器里集成的一個(gè)或多個(gè)SPI主機(jī)控制器，包括平臺(tái)設(shè)備（Platform Device）和平臺(tái)驅(qū)動(dòng)程序，每種處理器平臺(tái)都有自己特定的SPI控制器驅(qū)動(dòng)，屬于平臺(tái)移植相關(guān)層，主要是按照核心層定義的接口實(shí)現(xiàn)具體的spi＿master。硬件抽象層提供核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、SPI控制器驅(qū)動(dòng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)、注銷管理，它面向平臺(tái)依賴層屏蔽實(shí)際總線控制器的差異，定義了統(tǒng)一的訪問(wèn)策略和接口。面向用戶接口層提供統(tǒng)一的接口，以便SPI設(shè)備驅(qū)動(dòng)通過(guò)總線控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，其主體框架程序是GPIO模擬SPI時(shí)序spi＿bitbang.c和可進(jìn)行同／異步消息傳輸?shù)炔僮鞯膕pi.c。用戶接口層即設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，為用戶提供了通過(guò)SPI總線訪問(wèn)具體設(shè)備的接口，包括SPI設(shè)備和SPI驅(qū)動(dòng)程序。ARM－Linux下SPI總線的層次結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 ARM－Linux下SPI總線的層次結(jié)構(gòu)圖

嵌入式ARM－Linux操作系統(tǒng)對(duì)SPI總線提供完整而成熟的硬件抽象層和通用的SPI驅(qū)動(dòng)spi＿driver。針對(duì)具體的ARM內(nèi)核微處理器體系，如Samsung公司基于Cortex－A8的S5PV110／S5PV210、TI公司基于 Cortex－A8的AM3515／AM3715、Freescale公 司 基 于 Cortex－A8 的i.MX515／i.MX535等，半導(dǎo)體廠商通常提供其SPI控制器驅(qū)動(dòng)的platform＿driver和對(duì)應(yīng)的platform＿device配置，還有通用spi＿driver對(duì)應(yīng)的spi＿device配置。platform＿device配置定義SPI主機(jī)信號(hào)與從機(jī)的片選信號(hào)和中斷信號(hào)。spi＿device配置指定具體SPI設(shè)備對(duì)應(yīng)的SPI主機(jī)號(hào)、采用的SPI通信模式與傳輸速度和其使用的中斷等。platform＿device和spi＿device配置通常定義在平臺(tái)匹配文件 mach＿xxx.c，如 mach＿smdkc110.c。

所以，在ARM－Linux中添加SPI設(shè)備，可以借用SPI通用驅(qū)動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)，可以為其編寫特定的SPI驅(qū)動(dòng)。ARM－Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)通常采用靜態(tài)加載操作，它有兩種方式：適配（adapter）和探測(cè)（probe），大多數(shù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)越來(lái)越趨向探測(cè)方式，也可以采用動(dòng)態(tài)加載方式編寫簡(jiǎn)易的SPI“設(shè)備－驅(qū)動(dòng)”。SPI時(shí)序可以選擇由微處理器集成的SPI總線控制器產(chǎn)生，也可以選擇由微處理器的通用輸入／輸出口GPIO模擬產(chǎn)生。

2 借用通用spi－dev.c驅(qū)動(dòng)新設(shè)備

對(duì)于一些常規(guī)的SPI設(shè)備，如存儲(chǔ)器、溫度傳感器等，可以將其連接到選定的SPI主機(jī)控制器總線上，借用系統(tǒng)提供的通用spi－dev.c程序直接實(shí)現(xiàn)串行通信操作。需要做的是在平臺(tái)匹配文件mach＿xxx.c中添加或修改片選、中斷信號(hào)，指定SPI的工作模式、傳輸速度、主機(jī)編號(hào)、中斷編號(hào)等關(guān)鍵信息，相關(guān)的代碼添加與變化如下（其中粗體部分為需要添加或修改的）：

3 為新設(shè)備編寫probe方式驅(qū)動(dòng)

probe方式的驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)事先的配置安排加載并通過(guò)探測(cè)初始化進(jìn)而啟用硬件設(shè)備。它以xxx＿driver框架作統(tǒng)領(lǐng)，以xxx＿probe函數(shù)完成設(shè)備的探測(cè)與初始化，以xxx＿remove函數(shù)完成設(shè)備的去除。相應(yīng)的設(shè)備操作配置靠mach＿xxx.c文件指定。這里以SPI接口的4線電阻式觸摸屏控制器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為例加以說(shuō)明。該設(shè)備既是SPI設(shè)備，也是輸入設(shè)備。

mach＿xxx.c中需要增加的SPI設(shè)備信息如下：

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)硬件中斷以消息傳遞形式異步完成數(shù)據(jù)采集并形成公共信息廣播給上層應(yīng)用系統(tǒng)。由于中斷中不能展開(kāi)SPI通信進(jìn)程，這里采用了異步傳輸和“自旋鎖”機(jī)制，由回調(diào)函數(shù)完成數(shù)據(jù)處理和上傳。限于篇幅，沒(méi)有考慮“去抖”濾波。主要代碼略——編者注。

4 簡(jiǎn)易“設(shè)備－驅(qū)動(dòng)”型設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)加載形式的設(shè)備驅(qū)動(dòng)便于調(diào)試、用時(shí)掛載，不用隨時(shí)缷載，因而廣泛采用。特別稱之為簡(jiǎn)易“設(shè)備－驅(qū)動(dòng)”型設(shè)備驅(qū)動(dòng)。上述觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序很容易變成這種形式，不同之處在于需要在初始化時(shí)完成xxx＿probe函數(shù)功能和mach＿xxx.c中SPI設(shè)備的配置，在缷載時(shí)完成xxx＿remove函數(shù)功能。主要程序代碼略——編者注。

5 GPIO模擬SPI設(shè)備驅(qū)動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)

選擇GPIO端口模擬SPI總線驅(qū)動(dòng)SPI設(shè)備，雖然對(duì)于系統(tǒng)整體效率不高，但是直截了當(dāng)，易于操作實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎肁RM－Linux已有的GPIO模擬程序，也可以選擇GPIO自行獨(dú)立設(shè)計(jì)。這里仍以上述觸摸屏為例，自選GPIO模擬SPI時(shí)序，對(duì)動(dòng)態(tài)加載形式的字符型SPI輸入的簡(jiǎn)易“設(shè)備－驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)加以說(shuō)明。通過(guò)系統(tǒng)定時(shí)器進(jìn)行了去抖，并對(duì)測(cè)量結(jié)果剪切和均值濾波進(jìn)行處理（主要程序代碼略——編者注）。

編者注：本文為期刊縮略版，全文見(jiàn)本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

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［4］CSDN博客.PowerPC＋Linux2.6.25平臺(tái)下的SPI驅(qū)動(dòng)架構(gòu)分析［EB／OL］.［2011－12］.http：／／blog.csdn.net／sailor＿8318／article／details／5977733.

［5］博客園.移植 ADS7846驅(qū)動(dòng)到 Tiny6410［EB／OL］.［2011－12］.http：／／www.cnblogs.com／liu＿xf／archive／2011／06／22／2086750.html.

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