Linux SPI测试，在嵌入式开发跟驱动调试里头，是绝对不能缺少的一部分，它跟硬件通信的可靠性以及性能，有着直接的关联。不管是驱动工程师，还是测试人员，又或是嵌入式爱好者，只要掌握一套系统且高效的SPI测试方法，那么在实际干活的时候，就能够迅速找到问题所在，去验证硬件跟软件设计的正确性。这篇文章会从一个嵌入式开发者的实战经历开始，分享从环境搭建一直到深度调试的整个流程的关键要点。
如何搭建Linux SPI测试环境
做好测试环境的搭建工作是开展后续操作的第一步，首先要保证内核在配置方面是准确无误的，并且SPI子系统以及与之对应的控制器的驱动程序是处于启用状态的，这一操作一般是在针对内核的make menuconfig里面，于Device Drivers -> SPI support这个选项下面去完成的，针对具体的SPI控制器，像是Broadcom SPI、i.MX系列ecSPI等，一定要将其编译到内核当中或者编译成为模块。
设备硬件连接完成之后，于设备树里要切实精准地描绘SPI设备节点，这其中涵盖了明确规定芯片选择，也就是CS，还要确定时钟频率，就像spi-max-frequency，以及工作模式，诸如spi-cpol、spi-cpha等等至关重要的属性。而一个配置出现错误状况的设备树是致使“通信失败”最为常见的缘由所在。达成上述这些之后，在用户空间理应能够看见与之相对应的/dev/spidevX.Y字符设备文件。
Linux下有哪些SPI测试工具
内核源码自带的spidev_test.c程序，是最为基础且强大的工具，它处在linux/tools/spi/目录里，借助简单的交叉编译，就能在目标板得以运行，该工具能够灵活设定传输模式、速度、字长，还能执行回环测试，或者和从设备实行实际数据交换，是验证SPI通道物理层是否通畅的首选工具。
设备/dev/spidev可被用户空间借助ioctl系统调用直接予以操作，从而编写自定义测试程序。对于那些需要诸如读写特定寄存器这般复杂交互协议的设备而言红联linux论坛，能够基于spidev去封装更具层面性的测试代码。一些平台同样会提供专用调试工具，像是借助sysfs节点来查看SPI控制器状态 。
如何编写基本的SPI用户空间测试程序
开启编写测试程序，一般源于开启/dev/spidev设备文件。随后，运用SPI_IOC_WR_MODE、SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ和其他类型的ioctl命令，为设定传输模式、设置比特率、把控字长等参数。这些配置务必与从设备linux spi 测试，像是传感器、Flash芯片的规格严格相符，一旦有一个参数出错，便有可能致使数据全都出错。
配置达成之后，去填充spi_ioc_transfer结构体用以组织一回传输。此结构体界定了发送以及接收缓冲区、传输长度、片选变化等方面得细节。借由SPI_IOC_MESSAGE(N)这个ioctl命令去提交一个或者多个传输请求。程序需要检查返回值并且打印出发送与接收到的原始数据，从而便于进行比对分析。
SPI测试中常见问题如何排查
通信出现无响应状况，或者数据存在错误之时，首先要做的是检查硬件连接，运用示波器，或者逻辑分析仪进行测量，测量SCK、MOSI、MISO、CS信号线是首要之举，这是最直接的办法，要去观察时钟极性相位是不是正确，片选信号是否算是有效，数据线电平是否处于正常状态，诸多软件问题最终呈现出来的都是信号波形异常。
在软件层面，首先要去明确驱动是不是成功加载了（lsmod），还要看设备节点有没有生成。接着要对设备树配置进行检查，尤其是时钟频率有没有超出从设备能够支持的范围。在核启动日志（dmesg）当中去搜索SPI相关的消息，通常能够发现初始化错误或者传输超时这种提示。逐步将通信速率降低是区分硬件问题和时序问题的一种有效手段。
如何测试SPI驱动与硬件的性能极限
性能测试着重关注最大稳定传输速率，能够借助spidev_test工具，逐步提升spi-max-frequency参数，并且开展大数据块（像64KB）的连续传输，与此同时检查有无出现数据错误或者丢失，还会同时运用top或者ftrace观察系统CPU占用，进而评估驱动效率。
压力测试同样必定不可缺少，能够于最高速率状况下开展数小时时长的长时连续读写操作，以此来检查系统稳定性这个方面跟温升情况那个方面，针对多SPI设备或者与其他中断密集型任务共同存在的场景而言，还需要测试总线竞争状况之下的性能表现情形，这对于发现驱动当中的锁或者调度问题有着帮助作用 。
如何调试复杂的SPI协议设备
调试连接诸如Flash、传感器等具备具体协议的设备linux spi 测试，得结合其数据手册，比如测试SPI Flash的时候，要先发送读取JEDEC ID的命令，也就是0x9F ，去验证最基本的命令交互有没有成功，通过剖析设备特定的命令 -- 响应序列linux端口映射，能够逐步深入，判断是底层传输方面存在问题，还是上层协议理解有误 。
于驱动层面而言，可以激发出内核的DEBUG编译选项，将SPI核心以及控制器驱动的动态调试信息予以开启（dynamic_debug），这般作为能够把每一场函数调用以及寄存器操作给打印出来，尽管信息量颇为庞大，不过对于追寻复杂时序以及状态机错误来讲是至关重要的，借助逻辑分析仪所解码出的高级协议，能够精确地把故障点给勘察出来。
在开展Linux SPI测试期间，你最为经常碰到并且认为最难加以解决的“软硬件结合”方面的问题是什么呢，是让你感到十分棘手的那种情况？欢迎于评论区之中分享你自身的实战经历以及解决思路，要是这篇文章对于你来说具备一定帮助的时候，也请你能够做到点赞这一行为，并且分享给更多的开发者朋友从而产生积极影响句号。
