SPI

介绍 SPI 的功能和使用方法。

模块介绍

SPI（Serial Peripheral Interface） 是一种 SoC 与外设之间的串行通信接口，仅支持 x1 模式。SPI 有主设备（Master）和从设备（Slave）两种模式，通常为一个主设备控制一个或多个从设备进行通信。主设备选择一个从设备进行通信，完成数据交互。主设备负责提供时钟，并发起读写操作。K1 SPI 当前仅支持主设备模式。

功能介绍

Linux SPI 驱动框架分为三层：SPI Core、SPI 控制器驱动、SPI 设备驱动。

• SPI Core 主要作用：

  • 负责 SPI 总线和 spi_master 类的注册
  • SPI 控制器添加和删除
  • SPI 设备添加和删除
  • SPI 设备驱动注册与注销

• SPI 控制器驱动：

  • SPI Master 控制器驱动，对 SPI Master 控制器进行操作

• SPI 设备驱动：

  • 实现与具体 SPI 外设的通信。

源码结构介绍

控制器驱动代码位于 drivers/spi 目录下:

|-- spi-k1x.c              #K1 SPI 驱动

关键特性

特性

特性	特性说明
通信协议	支持 SSP/SPI/MicroWire/PSP 协议
通信频率	最高频率支持 52Mbps, 最低频率支持 6.3Kbps
通信倍数	x1
支持外设	支持 SPI-NOR 和 SPI-NAND 闪存

性能参数

• 通信频率 通讯频率只支持 51.2M / 25.6M / 12.8M / 6.4M / 3.2M / 1.6M / 1M / 200k

• 通信倍速 SPI 通信倍速支持 x1。

测试方法
使用示波器或逻辑分析仪检测 SCK 信号频率。

配置介绍

主要包括 驱动使能配置 和 DTS 配置

CONFIG 配置

CONFIG_SPI：为 SPI 总线协议提供支持，默认情况，此选项为 Y

Device Drivers
        SPI support (SPI [=y])

CONFIG_SPI_K1X：为 K1 SPI 控制器驱动提供支持，默认情况下，此选型为 Y

Device Drivers
        SPI support (SPI [=y])
                K1X SPI Controller (SPI_K1X [=y])

DTS 配置

pinctrl

参考方案原理图，查找 SPI 所使用的引脚组。参考 PINCTRL，确认所使用的引脚配置，例如：

假设 spi3 可以直接采用 k1-x_pinctrl.dtsi 中定义 pinctrl_ssp3_0 组。

SPI 设备配置

配置 SPI 设备时需要确认设备类型以及通信频率相关参数。

• 设备类型 确认挂载在 SPI 总线下的设备类型，如 SPI-NOR 或 SPI-NAND。

• 通信频率 明确 SPI 控制器与 SPI 设备之间的最大通信速率。

• 通信倍速 QSPI 通信倍速支持 x1 模式。

SPI 设备 DTS 配置示例： 以 SPI NOR 为例，配置最大通信频率为 26 MHz，收发均采用 x1 模式。

&spi3 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_ssp3_0>;
        k1x,ssp-disable-dma;
        status = "okay";
        k1x,ssp-clock-rate = <25600000>;

        flash@0 {
                compatible = "jedec,spi-nor";
                reg = <0>;
                spi-max-frequency = <25600000>;
                m25p,fast-read;
                broken-flash-reset;
                status = "okay";
        };
};

接口介绍

API 介绍

设备驱动注册与注销

int __spi_register_driver(struct module *owner, struct spi_driver *sdrv);  
void spi_unregister_driver(struct spi_driver *sdrv);

数据传输 API

• 初始化 spi_message

void spi_message_init(struct spi_message *m);

• 添加 spi_transfer 到 spi_message 的 transfer 列表

void spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m);

• 写数据

int spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len);

• 读数据

int spi_read(struct spi_device *spi, void *buf, size_t len);

• 同步传输 spi_message

int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);

Debug 介绍

sysfs

查看系统 SPI 总线设备和驱动信息 /sys/bus/spi

|-- devices                 //spi总线上的设备
|-- drivers                 //spi总线上注册的设备驱动
|-- drivers_autoprobe
|-- drivers_probe
`-- uevent

debugfs

用于查看系统中 SPI 设备信息 /sys/kernel/debug/spi-nor/spi3.0

测试介绍

SPI NAND/NOR 读写速率测试

1. 打开 CONFIG_MTD_TESTS

Device Drivers
         Memory Technology Device (MTD) support (MTD [=y])
                MTD tests support (DANGEROUS) (MTD_TESTS [=m])   

2. 运行测试命令

insmod mtd_speedtest.ko dev=0   #0表示spi-nand/nor的mtd设备号

FAQ