1. SPI 简介
SPI 是串行外设接口（serial peripheral interface）的缩写，是 Motoral 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。
SPI 优点：
- 支出全双工通信
- 通信简单
- 数据传输速率块
1)：高速、同步、全双工、非差分、总线式
2)：主从机通信模式
缺点：
- 没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据
- 所以跟 IIC 总线协议比较在数据的可靠性上有一定缺陷
2. SPI 时序解析
可以一主机多从机，具体和哪个从机通信通过 cs 片选决定
- MISO：主机输入，从机输出
- MOSI：主机输出，从机输入
- CLK：时钟线（只能主机控制）
- CS：片选线（根据是否低电平来确定是否选用这个）
数据传输的四种方式：
CPOL（时钟极性）：
- 0：时钟其实拉低电平
- 1：时钟起始为高电平
CPHA（时钟相位）：
- 0：第一个时钟周期采样
- 1：第二个时钟周期采样
CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是 SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。
CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是 SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。
CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是 SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。
CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是 SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。
3. SPI 的驱动框架
3.1 SPI 层次划分
3.2 配置核心层和总线驱动层源码参与内核编译
- 进入内核顶层目录
make menuconfig
Device Drivers > [*]SPI support ><> STMicroelectronics STM32 SPI controller （M->Y）
make uImage LOADADDR=0XC2000000
cp arch/arm/boot/uImage ~/tftpboot
- 重启开发板
4. SPI 设备驱动
1. 分配设备驱动对象
struct spi_driver { const struct spi_device_id *id_table; int (*probe)(struct spi_device *spi); int (*remove)(struct spi_device *spi); struct device_driver driver; };
2. 注册对象
spi_register_driver(struct spi_driver *driver)
3. 注销
void spi_unregister_driver(struct spi_driver *driver)
4. 一键注册宏
#define module_spi_driver(__spi_driver) \ module_driver(__spi_driver, spi_register_driver, \ spi_unregister_driver) #define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \ static int __init __driver##_init(void) \ { \ return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \ } \ module_init(__driver##_init); \ static void __exit __driver##_exit(void) \ { \ __unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \ } \ module_exit(__driver##_exit);
4.2 实例
5. SPI 设备树
5.1 数码管的硬件连接图
5.2 spi4 的设备树节点
文件
stm32mp151.dtsispi4: spi@44005000 { #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; compatible = "st,stm32h7-spi"; reg = <0x44005000 0x400>; interrupts = <GIC_SPI 84 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; clocks = <&rcc SPI4_K>; resets = <&rcc SPI4_R>; dmas = <&dmamux1 83 0x400 0x01>, <&dmamux1 84 0x400 0x01>; dma-names = "rx", "tx"; power-domains = <&pd_core>; status = "disabled"; };
5.3 补充 spi4 设备树节点以及添加 m74hc595 子节点
查看帮助文档
Documentation/devicetree/bindings/spi"#address-cells": enum: [0, 1] "#size-cells": const: 0 cs-gpios: description: | GPIOs used as chip selects. If that property is used, the number of chip selects will be increased automatically with max(cs-gpios, hardware chip selects). So if, for example, the controller has 4 CS lines, and the cs-gpios looks like this cs-gpios = <&gpio1 0 0>, <0>, <&gpio1 1 0>, <&gpio1 2 0>;
编辑
stm32mp157a-fsmp1a.dts 添加：&spi4{ pinctrl-names = "default", "sleep"; pinctrl-0 = <&spi4_pins_b>; pinctrl-1 = <&spi4_sleep_pins_b>; cs-gpios=<&gpioe 11 0>; status = "okay"; m74hc595@0 { compatible = "hqyj,m74hc595"; spi-max-frequency = <10000000>; reg = <0>; }; };
6. SPI 数据读写相关 API
6.1 struct spi_device
只要设备和驱动匹配成功，在内核中就会存在一个 spi_device 结构体存放匹配成功的设备信息
struct spi_device { struct device dev;//设备信息存放的位置 struct spi_controller *controller;//我们使用的控制器的上一级节点 struct spi_controller *master; //指向我们使用的控制器 u32 max_speed_hz;//SPI最大传输速率 u8 chip_select;//当前从机使用的片选引脚编号索引 u8 bits_per_word;//传输的每一个字需要的比特数 bool rt;//读写位 u32 mode;//工作模式，包括时钟格式、片选信号等 void *controller_state;//控制器状态 char modalias[SPI_NAME_SIZE];//存放设备的名字 }；
6.2 SPI 数据收发 API
int spi_read(struct spi_device *spi, void *buf, size_t len) 功能：从指定的从机读取 参数： spi:当前从机对应的设备结构指针 buf:存放数据的buf len:期望读取的数据长度 返回值：成功返回0，失败返回错误码 int spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len) 功能：向指定的从机写入 参数： spi:当前从机对应的设备结构指针 buf:存放数据的buf len:期望写入的数据长度 返回值：成功返回0，失败返回错误码 int spi_write_then_read(struct spi_device *spi, const void *txbuf, unsigned n_tx, void *rxbuf, unsigned n_rx);
7. 数码管显示实例
关于如何显示多个数字？
修改 buf 的第一个参数为 2 就能点亮第二个显像管，如果用线程去写，直接在一个线程里开循环就行（需要交给中断底半部）；如果用异步的方法去写，指示当前位置的数字会被抢占，目前还没有修复。