spi总线之通信原理及linux驱动读写实现

一、SPI简介
1.SPI，全称SerialPerripheral Interface，也就是串行外围设备接口，是一种高速全双工穿的同步通信总线，SPI时钟频率相比I2C要高得多，最高可以达到上百MHz，SPI以主从方式工作，通常是一个主设备和一个或多个从设备，一般SPI需要4根线，也可以使用3根线(单向传输)，下面介绍标准的4线通信：

• CS/SS，Slave Select/Chip Select，这个是片选信号线，用于选择需要进行通信的从设备。
  I2C 主机是通过发送从机设备地址来选择需要进行通信的从机设备的，SPI 主机不需要发送从机
  设备，直接将相应的从机设备片选信号拉低即可。
• SCK，串行时钟(Serial Clock)，和I2C的SCL一样，为SPI通信提供时钟。
• MOSI/SDO，主出从入信号线(Master Out Slave In/Serial Data Output)，此数据线智能用于主机向从机发送数据，也就是主机输出，从机输入。
• MISO/SDI，主入从出信号线(Master In Slave Out/Serial Data Input)，此数据线智能用户从机向主机发送数据，也就是主机输入，从机输出。
  SPI通信都是由主机发起的，主机提供时钟信号，
  

SPI四种工作模式，串行时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的搭配来得到四种工作模式，如图：

• CPOL(极性)=0，串行时钟空闲状态为低电平。
• CPOL(极性)=1，串行时钟空闲状态为高电平，此时可以通过配置时钟相位(CPHA)来选择具体的传输协议。
• CPHA(相位)=0，串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
• CPHA(相位)=1，串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。

SPI全双工通信时序图，CPOL=0，CPHA=0。

片选(CS)信号拉低，即选中进行通信的从设备，SCLK时钟CPOL=0(极性为0是低电平)，CPHA=0(相位为0，第一个跳变沿)，然后MOSI发送数据0xD2(1101 0010)给从设备，同时从设备也通过MISO数据线给主设备返回0x66(110 0110)。

二、linux驱动中SPI读写代码实现

#include <linux/spi/spi.h>

struct spi_test_data{
	struct spi_device *spi_dev;
	char *tx_buf;
	char *rx_buf;
	//int tx_len;
	//int rx_len;
};
static u32 bit_per_word = 8; //每个字长的比特数
int demo_spi_read(struct spi_test_data *st,size_t len)
{
	struct spi_message msg;
	struct spi_transfer xfer = {
		.rx_buf = st->rx_buf,
		.len 	= len,
	};
	spi_message_init(&msg);
	//将spi_transfer添加到spi_message队列
	spi_message_add_tail(&xfer,&msg);
	//同步传输
	return spi_sync(st->spi_dev, &m);
}
int demo_spi_write(struct spi_test_data *st,size_t  len)
{
	struct spi_message msg;
	struct spi_transfer xfer = {
		.tx_buf = st->tx_buf,
		.len 	= len,
	};	
	spi_message_init(&msg);
	//将spi_transfer添加到spi_message队列
	spi_message_add_tail(&xfer,&msg);
	return spi_sync(st->spi_dev, &m);
}
int spi_write_then_read_demo(struct spi_test_data *st,unsigned tx_len,unsigned rx_len)
{
	int ret = -1;
	ret = spi_write_then_read(st->spi,st->tx_buf,tx_len,st->rx_buf,rx_len);
	return ret;
}
int spi_write_and_read_demo(struct spi_test_data *st,size_t len)
{
	struct spi_message msg;
	struct spi_transfer xfer = {
		.tx_buf = st->tx_buf,
		.rx_buf = st->rx_buf,
		.len 	= len,
	};	
	spi_message_init(&msg);
	//将spi_transfer添加到spi_message队列
	spi_message_add_tail(&xfer,&msg);
	return spi_sync(st->spi_dev, &m);
}

以上代码只提供思路验证，如有错误请多多批评指正