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天天亮點！基于Linux使用spidev驅動OLED

2023-06-16 11:06:49 來源：justice與初中生小許

如果不想編寫spi設備驅動，那么linux內核提供了一個通用的spidev設備驅動，提供統(tǒng)一的字符設備操作，那么只需要在應用層讀寫和控制即可。以SPI OLED為例子，使用spidev驅動OLED，基于linux5.15.

參考源碼：

tools/spi/spidev_fdx.c

(資料圖)

tools/spi/spidev_test.c

1.配置使能spidev用戶態(tài)驅動

- > Device Drivers                                                                                         │         - > SPI support      < * >   User mode SPI device driver support

驅動源文件：driver/spi/spidev.c

2.編寫設備樹

&ecspi2{ fsl,spi-num-chipselects = < 1 >; cs-gpios = < &gpio1 29 GPIO_ACTIVE_LOW >;//GPIO1_29 pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = < &pinctrl_ecspi2 >; status = "okay"; oled: ssd13306@0{  compatible = "Justice,ssd13306";//匹配spidev驅動  spi-cpol;  spi-cpha;  spi-rx-bus-width = < 0 >;  spi-max-frequency = < 20000000 >;  reset-gpios = < &gpio1 27 GPIO_ACTIVE_LOW >;   dc-gpios = < &gpio1 31 GPIO_ACTIVE_HIGH >;  reg = < 0 >; };};

注意這里的compatible 屬性，在新版linux內核，可以寫任意的字符串，最好不再寫”spidev”，老版的是要寫成”spidev”。給出的理由是： spidev should never be referenced in DT without a specific compatible string, it is a Linux implementation thing rather than a description of the hardware

3.修改spidev驅動，增加compatible

//driver/spi/spidev.cstatic const struct of_device_id spidev_dt_ids[] = { { .compatible = "rohm,dh2228fv" }, { .compatible = "lineartechnology,ltc2488" }, { .compatible = "semtech,sx1301" }, { .compatible = "lwn,bk4" }, { .compatible = "dh,dhcom-board" }, { .compatible = "menlo,m53cpld" }, { .compatible = "cisco,spi-petra" }, { .compatible = "micron,spi-authenta" }, { .compatible = "Justice,ssd13306" }, {},};

在最后一行增加自己的匹配compatible。

4.用戶態(tài)讀寫、控制spi設備

當設備樹和spidev成功匹配后，就為我們的spi設備生成了一個設備節(jié)點/dev/spidevx.y。

x表示spi控制器的軟件枚舉的總線號，y表示這個spi控制器的片選號。

設備樹aliases會影響spi控制器的軟件枚舉的總線號，如我使用ecspi2，芯片上spi控制器的第2個spi控制器，但是我的設備樹上面寫了aliases,因此我呈現的就是/dev/spidev1.0

aliases {  ...  spi0 = &ecspi1;  spi1 = &ecspi2;  spi2 = &ecspi3;  spi3 = &ecspi4;}

/sys/class/spidev下可以確認spidev枚舉出了多少個spi設備

root@imx6ull /sys/class/spidev# lsspidev1.0

設置傳輸模式

spi 核心會根據spi device的mode標志，來決定一些傳輸的模式，比如時鐘極性、LSB等等

這個標志是32位，低16位是用戶空間設置，高16位是內核控制，因此不能有沖突。如果在設置之前讀取，讀取到的模式和設備樹定義的一樣。

以下是用戶空間的宏定義。

include/uapi/linux/spi/spi.h

#define SPI_CPHA  _BITUL(0) /* clock phase */#define SPI_CPOL  _BITUL(1) /* clock polarity */#define SPI_MODE_0  (0|0)  /* (original MicroWire) */#define SPI_MODE_1  (0|SPI_CPHA)#define SPI_MODE_2  (SPI_CPOL|0)#define SPI_MODE_3  (SPI_CPOL|SPI_CPHA)#define SPI_MODE_X_MASK  (SPI_CPOL|SPI_CPHA)#define SPI_CS_HIGH  _BITUL(2) /* chipselect active high? */#define SPI_LSB_FIRST  _BITUL(3) /* per-word bits-on-wire */#define SPI_3WIRE  _BITUL(4) /* SI/SO signals shared */#define SPI_LOOP  _BITUL(5) /* loopback mode */#define SPI_NO_CS  _BITUL(6) /* 1 dev/bus, no chipselect */#define SPI_READY  _BITUL(7) /* slave pulls low to pause */#define SPI_TX_DUAL  _BITUL(8) /* transmit with 2 wires */#define SPI_TX_QUAD  _BITUL(9) /* transmit with 4 wires */#define SPI_RX_DUAL  _BITUL(10) /* receive with 2 wires */#define SPI_RX_QUAD  _BITUL(11) /* receive with 4 wires */#define SPI_CS_WORD  _BITUL(12) /* toggle cs after each word */#define SPI_TX_OCTAL  _BITUL(13) /* transmit with 8 wires */#define SPI_RX_OCTAL  _BITUL(14) /* receive with 8 wires */#define SPI_3WIRE_HIZ  _BITUL(15) /* high impedance turnaround *//* * All the bits defined above should be covered by SPI_MODE_USER_MASK. * The SPI_MODE_USER_MASK has the SPI_MODE_KERNEL_MASK counterpart in * "include/linux/spi/spi.h". The bits defined here are from bit 0 upwards * while in SPI_MODE_KERNEL_MASK they are from the other end downwards. * These bits must not overlap. A static assert check should make sure of that. * If adding extra bits, make sure to increase the bit index below as well. */#define SPI_MODE_USER_MASK (_BITUL(16) - 1)

讀取和設置模式

如上面所說，mode是一個32位的標志，你要精準設置這個標志，每一個位的定義都在上面列舉。

//使用到的宏SPI_IOC_RD_MODESPI_IOC_RD_MODE32SPI_IOC_WR_MODESPI_IOC_WR_MODE32//偽代碼/*讀取傳輸模式*/u32 mode32;u8 mode;fd = open("/dev/spidevx.y",O_RDWR);if (ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE32, &mode32) < 0) {            perror("SPI rd_mode");            return; }if (ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode) < 0) {            perror("SPI rd_mode");            return; }/*設置傳輸模式*/u32 mode32;u8 mode;fd = open("/dev/spidevx.y",O_RDWR);if (ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE32, &mode32) < 0) {            perror("SPI rd_mode");            return; }if (ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode) < 0) {            perror("SPI rd_mode");            return; }

讀取和設置LSB傳輸

這個也是讀取和設置spi device的mode的某位，只不過單獨定義了一個命令

//使用到的宏SPI_IOC_RD_LSB_FIRSTSPI_IOC_WR_LSB_FIRST//偽代碼/*讀取LSB模式*/u8 lsb;fd = open("/dev/spidevx.y",O_RDWR);if (ioctl(fd, SPI_IOC_RD_LSB_FIRST, &lsb) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }/*設置LSB模式*/if (ioctl(fd, SPI_IOC_WR_LSB_FIRST, &lsb) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }

讀取和設置字長

字長是每次 SPI 傳輸中發(fā)送或接收的數據位數，由 SPI 主設備或從設備指定。一般情況下，字長的值為 8, 16, 24 或 32。

這個命令對于應用程序讀取和設置 SPI 總線的字長非常有用。通過此命令，應用程序可以動態(tài)地獲取 SPI 總線的字長，以根據不同的需求來發(fā)送和接收可變長度的數據。

//使用到的宏SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORDSPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD//偽代碼/*讀取字長*/u8 bits;fd = open("/dev/spidevx.y",O_RDWR);if (ioctl(fd, SPI_IOC_RD_LSB_FIRST, &bits) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }/*設置字長*/if (ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }

讀取和設置SPI傳輸速度

默認的SPI傳輸速度是在設備樹定義的，應用程序從此可以設置SPI速率了

//使用到的宏SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ  SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ//偽代碼/*讀取字長*/u8 bits;fd = open("/dev/spidevx.y",O_RDWR);if (ioctl(fd, SPI_IOC_RD_LSB_FIRST, &bits) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }/*設置字長*/if (ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits) < 0) {            perror("SPI rd_lsb_fist");            return; }

發(fā)送和接收數據

在這里，spidev驅動的write和read方法是辦雙工的，意味著同時只能發(fā)或接收。

但是ioctl方法是可以全雙工的，如果我們的設備需要全雙工，可以使用ioctl.

應用程序使用struct spi_ioc_transfer表示一個傳輸，和驅動的spi_transfer差不多

struct spi_ioc_transfer { __u64  tx_buf; __u64  rx_buf; __u32  len; __u32  speed_hz; __u16  delay_usecs; __u8  bits_per_word; __u8  cs_change; __u8  tx_nbits; __u8  rx_nbits; __u8  word_delay_usecs; __u8  pad;};

全雙工通信

使用SPI_IOC_MESSAGE命令

大多數SPI傳輸都使用8位長，因此下面的例子使用的tx_buf，rx_buf緩沖區(qū)數據是8位的.

uint8_t tx[25] = {0x55};uint8_t rx[ARRAY_SIZE(tx)] = {0, };struct spi_ioc_transfer tr = {        .tx_buf = (unsigned long)tx,        .rx_buf = (unsigned long)rx,        .len = ARRAY_SIZE(tx),        .delay_usecs = delay,        .speed_hz = 20000000,        .bits_per_word = 8,    };   ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr); for (ret = 0; ret < ARRAY_SIZE(tx); ret++) {        if (!(ret % 6))            puts("");        printf("%.2X ", rx[ret]);    }    puts("");

定義發(fā)送和接收緩沖區(qū)，構造spi_ioc_transfer，使用ioctl完成全雙工命令。

SPI_IOC_MESSAGE(1)表示發(fā)送多少個spi_ioc_transfer，上述例子發(fā)送了一個spi_ioc_transfer，對應一個spi_transfer。

spidev_fdx.c中發(fā)送了兩個

2.半雙工通信

使用到write和read系統(tǒng)讀寫spidev的都是半雙工通信的，直接調用即可。spidev自動構造spi core能夠使用的spi_massage。

一次write對應一個spi_massage，傳入的數據量就是spi_transfer的長度。