Linux的SPI驱动，是用于连接内核跟SPI外设的关键桥梁，SPI外设包含Flash、传感器、显示屏等，理解其例程结构，对嵌入式Linux开发者而言至关重要，本文会从实践角度出发，剖析一个完整SPI驱动的核心构成，助力避开常见陷阱qq linux，能高效完成驱动开发，掌握这些内容，就能独立应对大多数SPI外设的驱动适配工作 。
linux spi驱动的基本框架是什么
组成一个标准Linux SPI驱动框架的主要部分有三个部分，即为其包含：对于来着这部分为一个结构体系中体的定义，另外一个是对平台设备或者设备树进行支持，以及还有一个是关于文件开展操作的集合。而关键所在的核心为名为struct spi_driver这个结构体 ，它具体明确规定了驱动的名称，还有probe/remove函数以及设备ID表。驱动借助这个结构体朝着SPI子系统去实现注册自身 。
暂且不说驱动结构，另外还得留意struct spi_device以及struct spi_message。spi_device所表示的是一个特定情况下的SPI设备实例，其中囊括了总线号、片选、模式、频率等一系列配置信息。而spi_message的用处则是用来构建完整的那次SPI传输事务，它能够涵盖多个spi_transfer结构，进而有力地支持复杂多变的读写序列。
linux spi驱动如何注册和设备匹配
一般而言，驱动注册往往是于模块初始化函数那里得以做完。如此一来，需调用那个名为spi_register_driver()的函数，进而把此前已然定义好的spi_driver结构体的指针传递而入。此函数会把驱动挂载到SPI总线上。与此作用相对应，在模块退出函数之中则需要调用spi_unregister_driver()来开展注销工作。
设备匹配依靠驱动结构体里的id_table或者设备树兼容性字符串，id_table是个spi_device_id数组，一旦总线上的设备名称跟它匹配，驱动的probe函数便会被调用，当下更为主流的办法是运用设备树，在驱动的of_device_id表中界定compatible字段，使之与设备树节点里的compatible属性相匹配，达成硬件描述和驱动代码的解耦。
linux spi驱动的probe函数怎么写
其中被称做“probe”的函数，乃是驱动的入口之处，在设备与驱动成功达成匹配之后就会自行执行。它的主要任务为初始化设备，具体涉及申请资源，如GPIO和中断等，还要用以分配并初始化驱动的私有数据结构；要负责注册字符设备或者生成sysfs节点的操作；并且要把“spi_device”实例保存到私有数据里，以供后续使用。
于probe函数之内，大抵需从spi_device那儿读取设备树信息或者平台数据用于配置设备参数，像是设定SPI通信模式（spi->mode）以及最大频率（spi->max_speed_hz）。与此同时，要完备设备操作所需的函数集，并且做好错误处理，保证任何一步出现失败都能够安全地回滚已申请的资源。
linux spi驱动的读写操作如何实现
由SPI驱动的核心数据交换借助spi_sync()、spi_async()或者spi_read()/spi_write()等函数达成。其中最常被使用的是spi_sync()，它会同步执行一个spi_message。开发者要构造spi_transfer，对其tx_buf、rx_buf、len等字段进行设置，之后把它添加到spi_message里并提交。
针对简单的单字节命令读写情形，能够运用spi_write_then_read()这个便利函数。要留意的是，SPI属于全双工通信，主设备于发送数据之际也在进行接收数据的操作。所以linux 下载工具，哪怕只是读取动作，也得提供一个发送缓冲区域（一般是指令范畴）；同样地，仅进行写入操作时，也需提供一个虚拟的接收缓冲区域或者直接对接收数据予以忽略 。
linux spi驱动的DMA传输如何配置
欲高速、大数据量传输之时，启用DMA可极大减轻CPU负担。配置DMA传输之关键在于为spi_transfer的tx_dma与rx_dma字段赋有效之DMA地址。此等地址通常经dma_map_single()等函数自内核虚拟地址映射而得linux spi驱动例程，且于传输完成后执行解映射。
不是所有的SPI控制器都对DMA提供支持，得去查看控制器驱动有没有达成对应dma_map回调，于驱动代码以内，能够试着申请DMA缓冲区，一旦失败便自动败退到CPU中断模式，运用DMA之际，要格外留意缓冲区的内存对齐需求和缓存一致性，或许得借助dma_alloc_coherent()去分配专项内存。
linux spi驱动调试有哪些常用方法
最简便的调试办法乃是运用printk于内核日志里输出关键内容，好比传输的数据、寄存器数值或者函数执行路径。能够结合dev_dbg()、dev_info()等与设备有关的打印函数，且动态借着sysfs调节内核的调试信息输出级别。
与SPI设备不遗余力，在用户空间直接通信，借助spidev测试工具，以此切实验证硬件与底层控制器驱动是否全然正当linux spi驱动例程，这算更高级的调试手段组成部分之一。利用内核赫赫有名的ftrace效能，对SPI子系统函数调用流程加以追踪，此为具备深度调试底蕴的方法。另外，运用示波器或者依据逻辑分析仪抓取SPI总线上实实在在的波形，乃是对时序与电气特性加以验证的毫无争议的最终办法。
当你于实际开发SPI驱动之时，所碰到的最具挑战性的问题究竟是硬件时序匹配，亦或是DMA配置，又或者是内核版本兼容性问题呢？欢迎在评论区去分享你的踩坑经历以及解决方案，要是觉得本文对你存有帮助，请去点赞并且分享给更多开发者伙伴。
