Linux SPI子系统（3）：SPI控制器驱动层
目录
1. 前言
2. SPI控制器驱动
2.1 dts
2.2 匹配注册
2.3 probe函数
2.4 数据收发函数：spi_st_transfer_one
2.5 中断处理程序：spi_st_irq
1. 前言
SPI控制器驱动是对SPI硬件体系结构中控制器端的实现，本文以路径为drivers/spi/spi-st-ssc4.c的SPI控制器驱动为例，简单分析下SPI控制器驱动。
2. SPI控制器驱动
2.1 dts
spi@9840000 {compatible = "st,comms-ssc4-spi";reg = <0x9840000 0x110>;interrupts = <GIC_SPI 112 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clk_s_c0_flexgen CLK_EXT2F_A9>;clock-names = "ssc";pinctrl-0 = <&pinctrl_spi0_default>;pinctrl-names = "default";#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;status = "disabled";
};
SPI控制器驱动一般采用platform设备模型编写并注册进内核，在采用dts描述设备的情况下，struct platform_device结构体在系统解析dts时自动生成，无需自己定义。
上面的dts节点就是与控制器驱动匹配的节点，分别描述了用来与驱动匹配compatible字符串、控制器I/O地址、控制器中断、控制器时钟、 控制器时钟名字、管脚复用配置、管脚复用配置的名字、状态。
2.2 匹配注册
static const struct dev_pm_ops spi_st_pm = { //1SET_SYSTEM_SLEEP_PM_OPS(spi_st_suspend, spi_st_resume)SET_RUNTIME_PM_OPS(spi_st_runtime_suspend, spi_st_runtime_resume, NULL)
};static const struct of_device_id stm_spi_match[] = { //2{ .compatible = "st,comms-ssc4-spi", },{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, stm_spi_match);static struct platform_driver spi_st_driver = { //3.driver = {.name = "spi-st",.pm = &spi_st_pm,.of_match_table = of_match_ptr(stm_spi_match),},.probe = spi_st_probe,.remove = spi_st_remove,
};
module_platform_driver(spi_st_driver); //41. 电源管理相关操作。
2. 与dts的compatible属性进行比较，相同则调用probe函数。
3. struct platform_driver结构体，对必要的成员进行初始化，如of_match_table、probe函数、remove函数。
4. platform设备注册、注销方法。
2.3 probe函数
static int spi_st_probe(struct platform_device *pdev)
{struct device_node *np = pdev->dev.of_node;struct spi_master *master;struct resource *res;struct spi_st *spi_st;int irq, ret = 0;u32 var;master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(*spi_st)); //1if (!master)return -ENOMEM;master->dev.of_node = np;master->mode_bits = MODEBITS;master->setup = spi_st_setup;master->cleanup = spi_st_cleanup;master->transfer_one = spi_st_transfer_one; //2master->bits_per_word_mask = SPI_BPW_MASK(8) | SPI_BPW_MASK(16);master->auto_runtime_pm = true;master->bus_num = pdev->id;spi_st = spi_master_get_devdata(master); //3spi_st->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "ssc"); //4if (IS_ERR(spi_st->clk)) {dev_err(&pdev->dev, "Unable to request clock\n");ret = PTR_ERR(spi_st->clk);goto put_master;}ret = clk_prepare_enable(spi_st->clk); //5if (ret)goto put_master;init_completion(&spi_st->done); //6/* Get resources */res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); //7spi_st->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);if (IS_ERR(spi_st->base)) {ret = PTR_ERR(spi_st->base);goto clk_disable;}/* Disable I2C and Reset SSC */writel_relaxed(0x0, spi_st->base + SSC_I2C); //8var = readw_relaxed(spi_st->base + SSC_CTL);var |= SSC_CTL_SR;writel_relaxed(var, spi_st->base + SSC_CTL);udelay(1);var = readl_relaxed(spi_st->base + SSC_CTL);var &= ~SSC_CTL_SR;writel_relaxed(var, spi_st->base + SSC_CTL);/* Set SSC into slave mode before reconfiguring PIO pins */ //9var = readl_relaxed(spi_st->base + SSC_CTL);var &= ~SSC_CTL_MS;writel_relaxed(var, spi_st->base + SSC_CTL);irq = irq_of_parse_and_map(np, 0); //10if (!irq) {dev_err(&pdev->dev, "IRQ missing or invalid\n");ret = -EINVAL;goto clk_disable;}ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, spi_st_irq, 0, //11pdev->name, spi_st);if (ret) {dev_err(&pdev->dev, "Failed to request irq %d\n", irq);goto clk_disable;}/* by default the device is on */pm_runtime_set_active(&pdev->dev);pm_runtime_enable(&pdev->dev);platform_set_drvdata(pdev, master); //12ret = devm_spi_register_master(&pdev->dev, master); //13if (ret) {dev_err(&pdev->dev, "Failed to register master\n");goto rpm_disable;}return 0;rpm_disable:pm_runtime_disable(&pdev->dev);
clk_disable:clk_disable_unprepare(spi_st->clk);
put_master:spi_master_put(master);return ret;
}1. 申请struct spi_master内存。
2. 初始化spi_master中的成员函数transfer_one，如果控制器驱动不实现transfer和transfer_one_message，内核会自动填充默认的spi_queued_transfer函数，最终控制器驱动只需要实现transfer_one函数。
3. 获取私有数据，大小为sizeof(*spi_st)。
4. 获取时钟名为“ssc”的控制器时钟。
5. 时钟使能。
6. 初始化completion。
7. 获取到控制器的I/O地址并映射为虚拟地址。
8. 禁用I2C并重置SSC。
9. 在重新配置PIO引脚之前将SSC设置为从模式。
10. 获取中断号。
11. 申请中断并设置中断服务程序。
12. 将struct spi_master设置为platform_device的私有数据。
13. 将初始化后的spi_master注册进内核。
2.4 数据收发函数：spi_st_transfer_one
static int spi_st_transfer_one(struct spi_master *master,struct spi_device *spi, struct spi_transfer *t)
{struct spi_st *spi_st = spi_master_get_devdata(master);uint32_t ctl = 0;spi_st->tx_ptr = t->tx_buf; //1spi_st->rx_ptr = t->rx_buf;if (spi->bits_per_word > 8) { //2spi_st->bytes_per_word = 2;spi_st->words_remaining = t->len / 2;} else if (spi->bits_per_word == 8 && !(t->len & 0x1)) {spi_st->bytes_per_word = 2;spi_st->words_remaining = t->len / 2;ctl = readl_relaxed(spi_st->base + SSC_CTL);writel_relaxed((ctl | 0xf), spi_st->base + SSC_CTL);readl_relaxed(spi_st->base + SSC_RBUF);} else {spi_st->bytes_per_word = 1;spi_st->words_remaining = t->len;}reinit_completion(&spi_st->done); //3ssc_write_tx_fifo(spi_st); //4writel_relaxed(SSC_IEN_TEEN, spi_st->base + SSC_IEN);wait_for_completion(&spi_st->done); //5if (ctl) //6writel_relaxed(ctl, spi_st->base + SSC_CTL);spi_finalize_current_transfer(spi->master); //7return t->len;
}1. 设置传输（tx buf以及rx buf）。
2. 如果字大于8bit，则任何大于8位/字的内容都需要RX/TX缓冲区中的2个字节/字，如果传输是偶数长度和8位/字，则实现为半长16位/字传输，并将SSC_CTL设置为16位/字，其余情况设置spi_st->bytes_per_word = 1，spi_st->words_remaining = t->len。
3. 重新初始化completion。
4. 通过写入tx fifo开始传输。
5. 等待传输完成。
6. 必要时恢复SSC_CTL。
7. 通知一次传输的完成。
2.5 中断处理程序：spi_st_irq
static irqreturn_t spi_st_irq(int irq, void *dev_id)
{struct spi_st *spi_st = (struct spi_st *)dev_id;ssc_read_rx_fifo(spi_st); //1if (spi_st->words_remaining) { //2ssc_write_tx_fifo(spi_st);} else {writel_relaxed(0x0, spi_st->base + SSC_IEN);readl(spi_st->base + SSC_IEN);complete(&spi_st->done);}return IRQ_HANDLED;
}当tx移位寄存器为空时触发中断。
1. 读取rx fifo。
2. 如果spi_st->words_remaining不为0，通过写入tx fifo开始传输，否则读取SSC_IEN以确保在重新启用中断之前设置该位，通知一次传输的完成。
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