SPI 通信
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15.3 用户态SPI编程
Linux的SPI总线设备文件名通常为/dev/spidevN.P（N=0、1、2……，P=0、1、2……），其中N表示第几路SPI总线，而P表示在该路SPI总线中使用哪个CS信号线。
EasyARM-i.MX283A提供了1路SPI总线，在该总线中只有1个CS信号线，其设备文件名为/dev/spidev1.0。
15.3.1 SPI编程接口
1、打开设备
在使用SPI设备时，需要调用open()函数打开设备文件，获得文件描述符，如程序清单15.3所示。
程序清单15.3打开SPI设备文件
fd = open(“/dev/spidev1.0”, O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror(“can not open SPI device\n”);
}
2、关闭设备
设备使用完成后，调用close()函数关闭设备，如下所示：
close(fd);
3、总线控制
通过调用ioctl()函数使用不同的命令，应用程序可以配置SPI总线的极性和相位、设置总线速率、数据字长度以及实现数据收/发。
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设置总线极性和相位
设置SPI总线极性及相位是使用SPI_IOC_WR_MODE命令实现，该命令的用法参考表15.5。
表15.5SPI_IOC_WR_MODE命令
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命令 |
SPI_IOC_WR_MODE |
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调用方式 |
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode); |
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功能描述 |
设置SPI总线的极性和相位 |
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输入参数说明 |
mode的可选值为：SPI_MODE_0、SPI_MODE_1、SPI_MODE_2、SPI_MODE_3，这些值的说明参考下面内容。 |
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返回值说明 |
0：设置成功 1：设置不成功 |
SPI_MODE_0定义的模式为POLARITY（极性）=0、PHASE（相位）=0，时序如图15.4所示。
图15.4 POLARITY=0、PHASE=0的时序
SPI_MODE_1定义的模式为POLARITY=0、PHASE=1，时序如图15.5所示。
图15.5 POLARITY=0、PHASE=1的时序
SPI_MODE_2定义的模式为POLARITY=0、PHASE=1，时序如图15.6所示。
图15.6 POLARITY=0、PHASE=1的时序
SPI_MODE_3定义的模式为POLARITY=1、PHASE=1，时序如图15.7所示。
图15.7 POLARITY=1、PHASE=1的时序
设置SPI总线极性和相位为SPI_MODE_0模式的方法可以参考如程序清单15.4所示的代码。
程序清单15.4设置SPI总线极性和相位示例
int mode = SPI_MODE_0
ret = ioctl(fd_spi, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
if (ret == -1) {
printf("can‘t set wr spi mode\n");
return -1;
}
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设置每字的数据位长度
设置SPI总线上每字的数据位长度是使用SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD命令实现，该命令的用法参考表15.6。
表15.6SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD命令
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命令 |
SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD |
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调用方式 |
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits); |
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功能描述 |
设置SPI总线上每字的数据位长度 |
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输入参数说明 |
bits为每字的二制位数，取值 |
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返回值说明 |
0为成功，其它值为失败 |
设置SPI总线的每字数据位长为8位的方法可以参考如程序清单15.5所示的代码。
程序清单15.5设置SPI数据位的示例代码
ret = ioctl(fd_spi, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits); /* 设置SPI的数据位 */
if (ret == -1) {
printf("can‘t set bits per word\n");
return -1;
}
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设置最大总线速率
设置SPI总线的最大速率是通过使用SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ命令实现，该命令用法参考表15.7。
表15.7SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ
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命令 |
SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ |
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调用方式 |
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed); |
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功能描述 |
设置SPI总线的最大速率 |
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输入参数说明 |
speed为需要设置的SPI总线的最大频率，单位为Hz |
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返回值说明 |
恒为0：设置成功 |
SPI总线的最大速率设置后，在使用过程并不是只能使用该频率收/发数据，而仅仅约束收/发数据时的最大频率。
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数据接收/发送命令
在SPI总线实现数据收/发是使用SPI_IOC_MESSAGE(n)命令实现，该命令用法参考表15.8。
表15.8SPI_IOC_MESSAGE(n)命令
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命令 |
SPI_IOC_MESSAGE(n) |
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调用方式 |
ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(n), &tr); |
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功能描述 |
实现在SPI总线接收/发送数据操作，其中n的值可变 |
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输入/输出参数说明 |
struct spi_ioc_transfer结构体用于封装要收/发的数据。tr参数指定向struct spi_ioc_transfer结构体的数组，数组长度为n。 |
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返回值说明 |
0：操作成功 1：操作失败 |
使用SPI_IOC_MESSAGE(n)命令收/发的数据都需要使用struct spi_ioc_transfer结构体封装，该结构体的定义如程序清单15.6所示。
程序清单15.6struct spi_ioc_transfer结构体的定义
struct spi_ioc_transfer {
__u64 tx_buf; /* 指向发送数据的缓冲区 */
__u64 rx_buf; /* 指向接收数据的缓冲区 */
__u32 len; /* 收/发缓冲区中数据的长度 */
__u32 speed_hz; /* 总线速率 */
__u16 delay_usecs;
__u8 bits_per_word; /* 收/发数据的二进制位数 */
__u8 cs_change;
__u32 pad;
}
speed_hz不能大于在SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ命令中设置的总线速率。
由于iMX28xx处理器的SPI控制器只支持半双工，因此struct spi_ioc_transfer 结构体中的tx_buf和rx_buf只能设置一个有效，另一个必须设置为0，否则调用ioctl时会返回非零值提示操作错误。