怯肇乾，陳永超

（北京新大陸有限公司，北 京100044）

1 SPI總線設備驅(qū)動及其實現(xiàn)分析

ARM－Linux操作系統(tǒng)下，SPI總線操作，自上而下分為3個層次：平臺依賴層、硬件抽象層和用戶接口層。平臺依賴層對應微處理器里集成的一個或多個SPI主機控制器，包括平臺設備（Platform Device）和平臺驅(qū)動程序，每種處理器平臺都有自己特定的SPI控制器驅(qū)動，屬于平臺移植相關(guān)層，主要是按照核心層定義的接口實現(xiàn)具體的spi＿master。硬件抽象層提供核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、SPI控制器驅(qū)動和設備驅(qū)動的注冊、注銷管理，它面向平臺依賴層屏蔽實際總線控制器的差異，定義了統(tǒng)一的訪問策略和接口。面向用戶接口層提供統(tǒng)一的接口，以便SPI設備驅(qū)動通過總線控制器進行數(shù)據(jù)收發(fā)，其主體框架程序是GPIO模擬SPI時序spi＿bitbang.c和可進行同／異步消息傳輸?shù)炔僮鞯膕pi.c。用戶接口層即設備驅(qū)動層，為用戶提供了通過SPI總線訪問具體設備的接口，包括SPI設備和SPI驅(qū)動程序。ARM－Linux下SPI總線的層次結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 ARM－Linux下SPI總線的層次結(jié)構(gòu)圖

嵌入式ARM－Linux操作系統(tǒng)對SPI總線提供完整而成熟的硬件抽象層和通用的SPI驅(qū)動spi＿driver。針對具體的ARM內(nèi)核微處理器體系，如Samsung公司基于Cortex－A8的S5PV110／S5PV210、TI公司基于 Cortex－A8的AM3515／AM3715、Freescale公 司 基 于 Cortex－A8 的i.MX515／i.MX535等，半導體廠商通常提供其SPI控制器驅(qū)動的platform＿driver和對應的platform＿device配置，還有通用spi＿driver對應的spi＿device配置。platform＿device配置定義SPI主機信號與從機的片選信號和中斷信號。spi＿device配置指定具體SPI設備對應的SPI主機號、采用的SPI通信模式與傳輸速度和其使用的中斷等。platform＿device和spi＿device配置通常定義在平臺匹配文件 mach＿xxx.c，如 mach＿smdkc110.c。

所以，在ARM－Linux中添加SPI設備，可以借用SPI通用驅(qū)動快速實現(xiàn)，可以為其編寫特定的SPI驅(qū)動。ARM－Linux設備驅(qū)動通常采用靜態(tài)加載操作，它有兩種方式：適配（adapter）和探測（probe），大多數(shù)設備驅(qū)動越來越趨向探測方式，也可以采用動態(tài)加載方式編寫簡易的SPI“設備－驅(qū)動”。SPI時序可以選擇由微處理器集成的SPI總線控制器產(chǎn)生，也可以選擇由微處理器的通用輸入／輸出口GPIO模擬產(chǎn)生。

2 借用通用spi－dev.c驅(qū)動新設備

對于一些常規(guī)的SPI設備，如存儲器、溫度傳感器等，可以將其連接到選定的SPI主機控制器總線上，借用系統(tǒng)提供的通用spi－dev.c程序直接實現(xiàn)串行通信操作。需要做的是在平臺匹配文件mach＿xxx.c中添加或修改片選、中斷信號，指定SPI的工作模式、傳輸速度、主機編號、中斷編號等關(guān)鍵信息，相關(guān)的代碼添加與變化如下（其中粗體部分為需要添加或修改的）：

3 為新設備編寫probe方式驅(qū)動

probe方式的驅(qū)動會根據(jù)事先的配置安排加載并通過探測初始化進而啟用硬件設備。它以xxx＿driver框架作統(tǒng)領(lǐng)，以xxx＿probe函數(shù)完成設備的探測與初始化，以xxx＿remove函數(shù)完成設備的去除。相應的設備操作配置靠mach＿xxx.c文件指定。這里以SPI接口的4線電阻式觸摸屏控制器驅(qū)動設計為例加以說明。該設備既是SPI設備，也是輸入設備。

mach＿xxx.c中需要增加的SPI設備信息如下：

設備驅(qū)動程序，通過硬件中斷以消息傳遞形式異步完成數(shù)據(jù)采集并形成公共信息廣播給上層應用系統(tǒng)。由于中斷中不能展開SPI通信進程，這里采用了異步傳輸和“自旋鎖”機制，由回調(diào)函數(shù)完成數(shù)據(jù)處理和上傳。限于篇幅，沒有考慮“去抖”濾波。主要代碼略——編者注。

4 簡易“設備－驅(qū)動”型設備驅(qū)動設計

動態(tài)加載形式的設備驅(qū)動便于調(diào)試、用時掛載，不用隨時缷載，因而廣泛采用。特別稱之為簡易“設備－驅(qū)動”型設備驅(qū)動。上述觸摸屏驅(qū)動程序很容易變成這種形式，不同之處在于需要在初始化時完成xxx＿probe函數(shù)功能和mach＿xxx.c中SPI設備的配置，在缷載時完成xxx＿remove函數(shù)功能。主要程序代碼略——編者注。

5 GPIO模擬SPI設備驅(qū)動快速實現(xiàn)

選擇GPIO端口模擬SPI總線驅(qū)動SPI設備，雖然對于系統(tǒng)整體效率不高，但是直截了當，易于操作實現(xiàn)?？梢圆捎肁RM－Linux已有的GPIO模擬程序，也可以選擇GPIO自行獨立設計。這里仍以上述觸摸屏為例，自選GPIO模擬SPI時序，對動態(tài)加載形式的字符型SPI輸入的簡易“設備－驅(qū)動”設計加以說明。通過系統(tǒng)定時器進行了去抖，并對測量結(jié)果剪切和均值濾波進行處理（主要程序代碼略——編者注）。

編者注：本文為期刊縮略版，全文見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

［1］怯肇乾.基于底層硬體的軟件設計［M］.北京：航空航天大學出版社，2008.

［2］宋寶華.Linux設備驅(qū)動開發(fā)詳解［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［3］劉紅波.Linux下 SPI驅(qū)動開發(fā)［EB／OL］.［2011－12］.http：／／www.linuxidc.com／Linux／2011－09／41981p2.html.

［4］CSDN博客.PowerPC＋Linux2.6.25平臺下的SPI驅(qū)動架構(gòu)分析［EB／OL］.［2011－12］.http：／／blog.csdn.net／sailor＿8318／article／details／5977733.

［5］博客園.移植 ADS7846驅(qū)動到 Tiny6410［EB／OL］.［2011－12］.http：／／www.cnblogs.com／liu＿xf／archive／2011／06／22／2086750.html.

［6］王選民，李明利，張利川，等.基于ADS7846的電阻式觸摸屏接口設計［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（11）.