挖掘全志Tina Linux下SPI主从通信验证模块的秘密

 

• 主控: D1H
• 板卡: 两块哪吒开发板(以下简称为主机, 从机)
• 操作系统: Tina Linux 2.0

验证D1H芯片SPI主从机通信.

硬件接线

	主机SPI	从机SPI
19	SPI1_MOSI	SPI1_MOSI	19
21	SPI1_MISO	SPI1_MISO	21
23	SPI1_SCK	SPI1_SCK	23
24	SPI1_CE	SPI1_CE	24

SPI概述

SPI接口是一种高速的, 全双工, 同步的通信总线.
适配D1H芯片的Tina Linux的BSP-SDK(以下简称SDK)中已包含相关驱动文件: spi-sunxi.c.
它提供的了仅内核态下主从机的简易通信验证实验, 这或许是考虑到SPI通信速率比较高的特性.
验证操作

SPI主机配置

MENUCONFIG

在SDK执行完环境变量加载后, 执行:

/mnt/tina-d1-h$ make kernel_menuconfig

●开启Device Drivers->SPI support
●进入SPI support, 按图示开启:

设备树

修改: ./device/config/chips/d1-h/configs/nezha/board.dts

需要根据手册和原理图确认好针脚功能:

SPI从机配置

MENUCONFIG

(同SPI主机配置一致)

设备树

仅spi_slave_mode设为0, 其余项同SPI主机配置一致. spi_slave_mode = <0>;

SPI主机收发信息

按上述配置, 重新编译SDK, 打包, 烧录, 启动设备会出现:

root@TinaLinux# ls -l /dev/spidev1.0
crw-------    1 root     root      153,   0 Jan  1 08:00 /dev/spidev1.0

然后将可执行的SPI测试程序(./lichee/linux-5.4/tools/spi/spidev_test)挪到设备上(adb push等)并赋予可执行权限:

# 主机以10MHz发送(即MOSI)发送16进制数据: 0x01 0x02 0x03 0x04
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x01\x02\x03\x04" 
# 主机以10MHz发送(即MOSI)发送ASCII字符串数据: "allwinner"
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "allwinner"
spi mode: 0x0
bits per word: 8
max speed: 10000000 Hz (10000 KHz)
TX | 61 6C 6C 77 69 6E 6E 65 72 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  |allwinner|

注意SPI是同步通信接口, 所以在发送的同时也会接收同样长度字节的数据.
下文将用到SPI主从通信的一种常见做法: 主机先发指令头, 然后再发指令体以获取从机应答.

SPI从机收发信息

spi-sunxi.c中对SPI从机模(SLAVE_MODE)采取了简单的收发验证处理, 具体是创建一个内核线程执行int sunxi_spi_slave_task(void *data), 该函数又被设备中断所控制(当收到SPI数据时).

• SPI从机接收到数据的主要流程:
  sunxi_spi_slave_task() -> sunxi_spi_slave_handle_head(), 然后:
  若指令头是写操作(0x01), 则执行:sunxi_spi_slave_cpu_rx_config(), 该函数仅是输出写入内容.
  若指令投是读操作(0x03), 则执行:sunxi_spi_slave_cpu_tx_config(), 该函数仅是将收到的指令体的值+0x80, 然后发送(MISO)给主机.

• 对于从机, spi-sunxi.c能验证SPI通信, 但没有可供用户层直接使用的方法.

用户层可验证的SPI从机收发方案

功能设计

从机安排一块32byte的内存缓存空间(简称"缓存空间")供主机通过指令进行读操作和写操作, 且从机能在用户层对该内存空间访问.

主要改动

• spi.c:
  • 增加static struct class_attribute ye_spi_buf_attrs[], 以创建/sys/class/spi_slave目录下的spi_buf文件, 并提供实现了读/写缓存空间的方法.
• spi-sunxi.c:
  • 使用ye_spi_slave_set_txdata()方法替换sunxi_spi_slave_set_txdata(), 以实现读操作.
  • 修改sunxi_spi_slave_cpu_rx_config()方法, 以实现写操作.

改动详情请查看: d1h_spi_driver.diff

使用方法

写操作: 操作:0x01(写) 地址:0x00 0x00 0x00 指令体长度:0x09
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x01\x00\x00\x00\x09" && \
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "allwinner"

读操作: 操作:0x03(读) 地址:0x00 0x00 0x00 指令体长度:0x09
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x03\x00\x00\x00\x09" && \
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"

从机读取缓存空间:
cat /sys/class/spi_slave/spi_buf

从机写入缓存空间:
echo "Hello world" > /sys/class/spi_slave/spi_buf