深入理解Linux SPI总线驱动 (linux spi总线驱动)
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信总线，特点是通信线路简单、速度快、支持多从设备、全双工通信等。在嵌入式系统中，SPI总线已经成为一种常用的通信接口标准。本文将深入介绍Linux下SPIDevice Driver的实现及工作原理。
一、SPI总线简介
SPI总线通信原理非常简单，主机通过CLK（时钟线）、MOSI（主设备输出从设备输入）、MISO（主设备输入从设备输出）以及SS（片选线）与从设备通信。时钟线提供不间断的时基信号，主机通过CLK控制数据传输时序。MOSI和MISO是双向数据线，主机通过MOSI向从设备发送数据，由从设备通过MISO返回数据。SS线安排从设备，当某一从设备上的SS线被拉低（低电平）时，该从设备被选择，通信开始；当SS线被拉高（高电平）时，通信结束并释放该从设备。
二、SPI设备驱动的实现方式
在Linux系统中，SPI设备驱动集成了到核心框架中的SPI总线、SPI从设备管理以及SPI设备驱动三个部分。其中，SPI总线关心的是SPI总线的控制，主要构建了SPI总线模型，独立于CPU的设备模型，从设备的设备模型，并提供了总线操作的API，对上层应用程序对SPI总线控制提供相应的机制;SPI从设备管理关心的是从设备的操作，即从设备的寄存器操作、通信协议以及错误处理等;SPI设备驱动关心的是从设备的具体功能和控制，常常是硬件操作的核心代码和功能代码。
对于SPI设备驱动而言，其实现方法又分为两种，一种是将SPI设备驱动嵌入到内核中，这种实现方式具有性能优越性和可靠性，但是代码的维护和修改难度比较大，通常在开发嵌入式系统时采用这种方式。另一种是将SPI设备驱动以内核模块的方式驱入内核中，这种方式开发、维护比较容易，但通信效率较低。
在这里，我们主要介绍将SPI设备驱动编译为内核模块的实现方式。
三、SPI设备驱动的框架
一个标准的SPI设备驱动应该具有以下部分：
（1）、与SPI总线控制相关的部分，包括SPI控制结构、设备信息以及设备ID等;
（2）、与SPI从设备管理相关的部分，包括对SPI设备注册、卸载、设备初始化以及数据传输的管理等;
（3）、与SPI硬件相关的部分，包括硬件操作函数、数据传输函数以及设备控制函数等。
以Spi Flash设备驱动为例，相应代码如下：
四、SPI设备的注册
用户可以通过以下系统调用API完成驱动的注册：
int spi_register_driver(struct spi_driver* drv);//注册SPI驱动
void spi_unregister_driver(struct spi_driver* drv);//注销SPI驱动
其作用是将对应的SPI驱动注册到SPI总线驱动中，以实现对相应硬件设备的控制管理。SPI驱动接线图如下图所示。
五、
SPI总线是嵌入式系统中常用的通信接口，其串行通信快、线路简单、支持多从设备等特性使得SPI总线成为一种优秀的通信接口标准。SPI的硬件除了数据线之外还包含时钟线和片选线，从而保证了其通信的可靠性和稳定性。
Linux系统中提供了标准化的SPI总线管理和SPI设备驱动API，用户可以通过使用SPI总线驱动，将SPI设备接入到Linux内核中，享受到Linux系统提供的各种便利。而SPI设备驱动则是具体控制SPI设备的核心部分，其编写要确保良好的扩展性、跨平台性以及高性能低耗能的特性，有利于为用户应用程序开发提供优秀的支持。
综上所述，对于嵌入式系统开发人员来说，了解和掌握SPI总线管理及其设备驱动开发，对于提高系统运行效率和可靠性都是非常有益的。
相关问题拓展阅读：
14-Linux gpio模拟spi
首先是spidev，要在/dev/下面产生设备文件，需要spidev的支持
使用的是gpio模拟spi，gpio模拟spi的时序原理是bitbang文件实现的，所以这个也需要打开，如果是在openwrt下动态加载的话就是如下两个配置
如果是直接内核的话是如下两个
跟I2C的arch层一样，主要是devices的添加和board_info的添加，如下
对于platform_add_devices，因为是使用spi_gpio，所以name是”spi_gpio”这样才可以与driver里面的spi_gpio相互匹配probe到。
因为SPI是可以一个总线上面挂多个，然后通过片选脚CS进行硬件切换，所以这变有个num_chipselect需要设置，如果有2个设置就设置2，一个设备就设置1，这边设置好之后，后面board_info也要有对应的个数，而且片选引脚需要不同。
I2C是通过每个设备有自己不同的地址，通过地址来进行软件切换。
对于board_info使用的是spidev，drivers/spi/spidev.c文件，该文件的内容是注册一个spidev驱动。该驱动是一个字符设备驱动。
如果设备与驱动匹配，那么就会执行spidev_probe()的内容。在spidev_probe()函数中会调用device_create()成功后在 /dev 目录下就会生成 spidev 相关的设备节点。
这边有几个参数要注意：
调试过程想看一些细节的debug信息可以打开内核的动态debug信息，这个在以前的print system里面有
printk的等级设置成8.
开始
定位到是 spi_gpio_request 的时候报错
后仿橘者面就将zkernel/3.10.49/arch/mips/mtk/ziroom/zrmt7628.c里面GPIO的信息调整下，
因为SPI的引脚和LED的引脚号一样
，内核不知道哪里会检测到。
修改后打印备薯如下：
之后在/dev/下面就生成了spidev1.0的设备
有了/dev/spidev1.0设备之后，就可以在应用成操作改设备收发数据。
在drivers/spi/spidev.c里面已经封装好了ioctl的对应接口，根据这些伍禅接口就可以测试使用。
在Documentation/spi/spidev_test.c下面有个应用层的实例，打开看下就清除了。
$(cc) spidev_test.c -o spidev_test生成可执行文件spidev_test
然后拷贝到板子上，将MOSI和MISO短接就可以测试回环数据是否正常。
有逻辑分析仪的接上logic看波形就更加直观。
gpio模拟SPI:
在ARM Linux下使用GPIO模拟SPI时序详解:
linux SPI驱动:
Linux主机驱动与外设驱动分离？
Linux中的SPI、IPC、USB等子系统都利用了典型的把主机驱动和外设驱动分离的想法，让主辩举姿机端只负责产生总线上的传输波形，而外设端只是通过标准的API来让主机端以适当的波形访问自身。因此这里面就涉及了4个软件模块:
1)主机端的驱动。根据具体的IC、SPI、USB等控制器的硬件手册，操作具体的IPC、SPI、USB等控制器，产生总线的各种波形。
2）连接主机和外设的纽带。外设不直接调用主机端的驱动来产生波形，而是调一个标准的API。由这个标准的API把这个波形的传输请求间接“转发”给了具体的主机端驱动。当然，在这里，更好把关携绝于波形的描述也以某种数据结构标准化。
3）外设端的驱动。外设接在I-C、SPI、USB这样的总线上，但是它们本身可以是触摸屏、网卡、声卡或者任意一种类型的设备。我们在相关的i2c_driver、spi_driver、u_driver这种_driver的probe () 函数中去注册它具体的类答陵型。当这些外设要求IP℃、SPI、USB等去访问它的时候，它调用“连接主机和外设的纽带”模块的标准API。
4）板级逻辑。板级逻辑用来描述主机和外设是如何互联的，它相当于一个“路由表”。假设板子上有多个SPI控制器和多个SPI外设，那究竟谁接在谁上面管理互联关系，既不是主机端的责任，也不是外设端的责任，这属于板级逻辑的责任。这部分通常出现在arch/arm/mach-下面或者arch/arm/bootldts下面。
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