参考：
Linux SPI 驱动分析（1）— 结构框架_StephenZhou-CSDN博客_linux spi驱动
Linux SPI 驱动分析（2）— 框架层源码分析_StephenZhou-CSDN博客_spi_message_init
SPI驱动的框架和源码分析，可以在参考博客中查看。
原理图如下所示：
LINUX下的SPI主机驱动已经由SOC厂商编写好了，比如I.MX6ULL的SPI主机驱动由NXP官方编写好了，我们编写设备驱动的时候主需要调用相应的api函数。
使用芯片的spi控制器，肯定得配置相应的管脚复用，因此在 iomuxc 节点中添加一个新的子节点来描述 ICM20608 所使用的 SPI 引脚，子节点名字为 pinctrl_ecspi3，节点内容如下所示：
pinctrl_ecspi3: ecspi3grp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20 0x10B0 /*将管脚复用为GPIO模式，设置spi电气属性为0X10B0*/
MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK 0x10B1
MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI 0x10B1
MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO 0x10B1>;
};#GPIO1_IO20为片选管脚，其余3个功能不用多说。
&ecspi3 {
fsl,spi-num-chipselects = <1>; /*一个片选信号*/
cs-gpios = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>; /*软件片选引脚,低电平有效*/
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi3>;
status = "okay";
/*对应的spi子节点*/
spidev0: icm20608@0 { /*@后面的0表示spi芯片接到哪个硬件片选上,本实验硬件上接到了0，但使用的是软件片选*/
reg = <0>; /*required*/
compatible = "alientek,icm20608";
spi-max-frequency = <8000000>; /*SPI时钟频率8MHZ*/
};
}; 在ecspi3控制器下只接了一个icm20608，因此片选信号数量为1。
cs-gpios描述的是片选管脚,设置的是低电平有效。
spi-max-frequency设置的是spi最大时钟频率。
/* 传统匹配方式 ID 列表 */
static const struct spi_device_id icm20608_id[] = {
{"alientek,icm20608", 0},
{}
};
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
{ .compatible = "alientek,icm20608" },
{ /* Sentinel */ }
};
/* SPI 驱动结构体 */
static struct spi_driver icm20608_driver = {
.probe = icm20608_probe,
.remove = icm20608_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "icm20608",
.of_match_table = icm20608_of_match,
},
.id_table = icm20608_id,
};
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init icm20608_init(void)
{
return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit icm20608_exit(void)
{
spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ZYC");可以看出spi驱动的框架和i2c驱动框架差不多，通过设备树匹配方式，当驱动和设备树中的设备compatible属性匹配以后就会执行,.probe函数,当卸载驱动的时候就会执行.remove函数。
我们通常在.probe函数中调用字符设备的框架流程来注册！(包括注册设备、注册类、申请设备号等)
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include "icm20608reg.h"
#define ICM20608_CNT 1
#define ICM20608_NAME "icm20608"
struct icm20608_dev {
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
struct device_node *nd; /* 设备节点 */
int major; /* 主设备号 */
void *private_data; /* 私有数据 */
signed int gyro_x_adc; /* 陀螺仪X轴原始值 */
signed int gyro_y_adc; /* 陀螺仪Y轴原始值 */
signed int gyro_z_adc; /* 陀螺仪Z轴原始值 */
signed int accel_x_adc; /* 加速度计X轴原始值 */
signed int accel_y_adc; /* 加速度计Y轴原始值 */
signed int accel_z_adc; /* 加速度计Z轴原始值 */
signed int temp_adc; /* 温度原始值 */
};
static struct icm20608_dev icm20608dev;
/*
* @description : 从icm20608读取多个寄存器数据
* @param - dev: icm20608设备
* @param - reg: 要读取的寄存器首地址
* @param - val: 读取到的数据
* @param - len: 要读取的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, void *buf, int len)
{
u8 data=0;
struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
data = reg | 0x80;
spi_write_then_read(spi, &data, 1, buf, len); //读寄存器数据，先写入地址再读
return 0;
}
/*
* @description : 向icm20608多个寄存器写入数据
* @param - dev: icm20608设备
* @param - reg: 要写入的寄存器首地址
* @param - val: 要写入的数据缓冲区
* @param - len: 要写入的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static s32 icm20608_write_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 *txdata;
struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
txdata = kzalloc(len+1, GFP_KERNEL); //申请内存
txdata[0] = reg & ~0x80; //起始地址保存要写的寄存器地址
memcpy(&txdata[1], buf, len); //要发送的数据拷贝
spi_write(spi, txdata, len+1);
kfree(txdata);
return 0;
}
/*
* @description : 读取icm20608指定寄存器值，读取一个寄存器
* @param - dev: icm20608设备
* @param - reg: 要读取的寄存器
* @return : 读取到的寄存器值
*/
static unsigned char icm20608_read_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg)
{
u8 data = 0;
icm20608_read_regs(dev, reg, &data, 1);
return data;
}
/*
* @description : 向icm20608指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
* @param - dev: icm20608设备
* @param - reg: 要写的寄存器
* @param - data: 要写入的值
* @return : 无
*/
static void icm20608_write_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 value)
{
u8 buf = value;
icm20608_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
/*
* @description : 读取ICM20608的数据，读取原始数据，包括三轴陀螺仪、
* : 三轴加速度计和内部温度。
* @param - dev : ICM20608设备
* @return : 无。
*/
void icm20608_readdata(struct icm20608_dev *dev)
{
unsigned char data[14];
icm20608_read_regs(dev, ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);
dev->accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]);
dev->accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]);
dev->accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]);
dev->temp_adc = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]);
dev->gyro_x_adc = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]);
dev->gyro_y_adc = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
dev->gyro_z_adc = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
}
/*
* @description : 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做pr似有ate_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data似有向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int icm20608_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &icm20608dev; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t icm20608_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
signed int data[7];
long err = 0;
struct icm20608_dev *dev = (struct icm20608_dev *)filp->private_data;
icm20608_readdata(dev);
data[0] = dev->gyro_x_adc;
data[1] = dev->gyro_y_adc;
data[2] = dev->gyro_z_adc;
data[3] = dev->accel_x_adc;
data[4] = dev->accel_y_adc;
data[5] = dev->accel_z_adc;
data[6] = dev->temp_adc;
err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data));
return 0;
}
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int icm20608_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* icm20608操作函数 */
static const struct file_operations icm20608_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = icm20608_open,
.read = icm20608_read,
.release = icm20608_release,
};
/*
* ICM20608内部寄存器初始化函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
void icm20608_reginit(void)
{
u8 value = 0;
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80);
mdelay(50);
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01);
mdelay(50);
value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_WHO_AM_I);
printk("ICM20608 ID = %#X\r\n", value);
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00); /* 输出速率是内部采样率 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18); /* 陀螺仪±2000dps量程 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18); /* 加速度计±16G量程 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_CONFIG, 0x04); /* 陀螺仪低通滤波BW=20Hz */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG2, 0x04); /* 加速度计低通滤波BW=21.2Hz */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00); /* 打开加速度计和陀螺仪所有轴 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00); /* 关闭低功耗 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_FIFO_EN, 0x00); /* 关闭FIFO */
}
/*
* @description : spi驱动的probe函数，当驱动与
* 设备匹配以后此函数就会执行
* @param - client : spi设备
* @param - id : spi设备ID
*
*/
static int icm20608_probe(struct spi_device *spi)
{
/* 1、构建设备号 */
if (icm20608dev.major) {
icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major, 0);
register_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
} else {
alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid, 0, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
}
/* 2、注册设备 */
cdev_init(&icm20608dev.cdev, &icm20608_ops);
cdev_add(&icm20608dev.cdev, icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
/* 3、创建类 */
icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE, ICM20608_NAME);
if (IS_ERR(icm20608dev.class)) {
return PTR_ERR(icm20608dev.class);
}
/* 4、创建设备 */
icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class, NULL, icm20608dev.devid, NULL, ICM20608_NAME);
if (IS_ERR(icm20608dev.device)) {
return PTR_ERR(icm20608dev.device);
}
/*初始化spi_device */
spi->mode = SPI_MODE_0; /*MODE0，CPOL=0，CPHA=0*/
spi_setup(spi); /*设置spi*/
icm20608dev.private_data = spi; /* 设置私有数据 */
/* 初始化ICM20608内部寄存器 */
icm20608_reginit();
return 0;
}
/*
* @description : spi驱动的remove函数，移除spi驱动的时候此函数会执行
* @param - client : spi设备
* @return : 0，成功;其他负值,失败
*/
static int icm20608_remove(struct spi_device *spi)
{
/* 删除设备 */
cdev_del(&icm20608dev.cdev);
unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
/* 注销掉类和设备 */
device_destroy(icm20608dev.class, icm20608dev.devid);
class_destroy(icm20608dev.class);
return 0;
}
/* 传统匹配方式ID列表 */
static const struct spi_device_id icm20608_id[] = {
{"alientek,icm20608", 0},
{}
};
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
{ .compatible = "alientek,icm20608" },
{ /* Sentinel */ }
};
/* SPI驱动结构体 */
static struct spi_driver icm20608_driver = {
.probe = icm20608_probe,
.remove = icm20608_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "icm20608",
.of_match_table = icm20608_of_match,
},
.id_table = icm20608_id,
};
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init icm20608_init(void)
{
return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit icm20608_exit(void)
{
spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ZYC");
从完整的驱动代码中可以看出：
①在读取寄存器的时候调用了spi_write_then_read函数，从函数名字可以看出是先写入寄存器数据，在读出寄存器数据。即同步写一次同时读一次！
/* this copies txbuf and rxbuf data; for small transfers only! */
int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
const void *txbuf, unsigned n_tx,
void *rxbuf, unsigned n_rx);spi表示描述的spi设备信息。
txbuf是写缓冲区
n_tx是写入的数据长度
rxbuf是读数据缓冲区
n_rx是读出的数据长度
②在写寄存器的时候调用了spi_write函数，即同步写一次数据
int spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len);spi表示描述的spi设备信息
buf是写缓冲区
len是写的长度
##在使用编写spi驱动的时候，需要用到软件片选管脚，然而为什么我们没有在.probe函数中申请这个管脚呢？
因为在SOC厂商编写的SPI主机驱动中已经通过设备树获取了cs-gpios了，并保存在spi设备信息中！！原理看如下代码：
static int spi_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
const struct of_device_id *of_id =
of_match_device(spi_imx_dt_ids, &pdev->dev);
struct spi_imx_master *mxc_platform_info =
dev_get_platdata(&pdev->dev);
struct spi_master *master;
struct spi_imx_data *spi_imx;
struct resource *res;
int i, ret, num_cs, irq;
if (!np && !mxc_platform_info) {
dev_err(&pdev->dev, "can't get the platform data\n");
return -EINVAL;
}
ret = of_property_read_u32(np, "fsl,spi-num-chipselects", &num_cs);
if (ret < 0) {
if (mxc_platform_info)
num_cs = mxc_platform_info->num_chipselect;
else
return ret;
}
master = spi_alloc_master(&pdev->dev,
sizeof(struct spi_imx_data) + sizeof(int) * num_cs);
if (!master)
return -ENOMEM;
platform_set_drvdata(pdev, master);
master->bits_per_word_mask = SPI_BPW_RANGE_MASK(1, 32);
master->bus_num = pdev->id;
master->num_chipselect = num_cs;
spi_imx = spi_master_get_devdata(master);
spi_imx->bitbang.master = master;
for (i = 0; i < master->num_chipselect; i++) {
int cs_gpio = of_get_named_gpio(np, "cs-gpios", i);
if (!gpio_is_valid(cs_gpio) && mxc_platform_info)
cs_gpio = mxc_platform_info->chipselect[i];
spi_imx->chipselect[i] = cs_gpio;
if (!gpio_is_valid(cs_gpio))
continue;
ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, spi_imx->chipselect[i],
DRIVER_NAME);
if (ret) {
dev_err(&pdev->dev, "can't get cs gpios\n");
goto out_master_put;
}
}
spi_imx->bitbang.chipselect = spi_imx_chipselect;
spi_imx->bitbang.setup_transfer = spi_imx_setupxfer;
spi_imx->bitbang.txrx_bufs = spi_imx_transfer;
spi_imx->bitbang.master->setup = spi_imx_setup;
spi_imx->bitbang.master->cleanup = spi_imx_cleanup;
spi_imx->bitbang.master->prepare_message = spi_imx_prepare_message;
spi_imx->bitbang.master->unprepare_message = spi_imx_unprepare_message;
spi_imx->bitbang.master->mode_bits = SPI_CPOL | SPI_CPHA | SPI_CS_HIGH;
/*...省略代码....*/
return ret;
}从代码中可以看出当SPI主机驱动和设备匹配成功后会执行spi_imx_probe函数，在这个函数中已经通过of_get_named_gpio获取了设备树中我们描写的片选管脚信息，并在下面进行了申请！
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
char *filename;
signed int databuf[7];
unsigned char data[14];
signed int gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
signed int accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
signed int temp_adc;
float gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act;
float accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act;
float temp_act;
int ret = 0;
if (argc != 2) {
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0) {
printf("can't open file %s\r\n", filename);
return -1;
}
while (1) {
ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(ret == 0) { /* 数据读取成功 */
gyro_x_adc = databuf[0];
gyro_y_adc = databuf[1];
gyro_z_adc = databuf[2];
accel_x_adc = databuf[3];
accel_y_adc = databuf[4];
accel_z_adc = databuf[5];
temp_adc = databuf[6];
/* 计算实际值 */
gyro_x_act = (float)(gyro_x_adc) / 16.4;
gyro_y_act = (float)(gyro_y_adc) / 16.4;
gyro_z_act = (float)(gyro_z_adc) / 16.4;
accel_x_act = (float)(accel_x_adc) / 2048;
accel_y_act = (float)(accel_y_adc) / 2048;
accel_z_act = (float)(accel_z_adc) / 2048;
temp_act = ((float)(temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25;
printf("\r\n原始值:\r\n");
printf("gx = %d, gy = %d, gz = %d\r\n", gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc);
printf("ax = %d, ay = %d, az = %d\r\n", accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc);
printf("temp = %d\r\n", temp_adc);
printf("实际值:");
printf("act gx = %.2f°/S, act gy = %.2f°/S, act gz = %.2f°/S\r\n", gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act);
printf("act ax = %.2fg, act ay = %.2fg, act az = %.2fg\r\n", accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act);
printf("act temp = %.2f°C\r\n", temp_act);
}
usleep(1000000); /*1000ms */
}
close(fd); /* 关闭文件 */
return 0;
}
I.MX6U 是支持硬件浮点的，因此我们在编译 icm20608App.c 的时候就可以使能硬件浮点，这样可以加速浮点计算。编译命令如下：
arm-linux-gnueabihf-gcc -march=armv7-a -mfpu=neon -mfloat-abi=hard icm20608App.c -o icm20608AppAPP运行测试 ：
