嵌入式系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于國防電子、數(shù)字家庭、工業(yè)自動化、汽車電子等多種領(lǐng)域[1]。在嵌入式開發(fā)過程中，許多系統(tǒng)通常使用串口驅(qū)動來滿足通信要求，但在實際應(yīng)用中，使用SPI通信方式會更加高效和快捷[2]。SPI接口是一種高速、高效的串行接口技術(shù)，因而SPI設(shè)備在數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中十分方便[3]。本文基于ARM9芯片的S3C2440和Linux操作系統(tǒng)，設(shè)計了一種SPI驅(qū)動程序，該驅(qū)動程序功能可靠靈活、易于移植，可應(yīng)用于多種嵌入式平臺，實現(xiàn)ARM與設(shè)備之間的通信。

1、 硬件說明

1.1 S3C2440開發(fā)平臺

采用三星公司的SoC芯片S3C2440[4]作為核心處理器，主頻為400 MHz，并與64 MB SDRAM和64 MB NAND Flash共同組成核心部分。此外，該平臺也為用戶提供了大量的通信、顯示、調(diào)試以及I/O接口。為滿足設(shè)計需要，將Linux2.6.21版內(nèi)核移植于該平臺上。

1.2 SPI硬件模塊

S3C2440具有兩個SPI，每個SPI具有兩個8位移位寄存器用于獨立地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并兼容SPI ver.2.11協(xié)議，支持8位邏輯預(yù)分頻，系統(tǒng)可用polling、中斷、DMA三種方式判斷SPI發(fā)送及接收狀態(tài)。此SPI模塊共包含以下信號線[5]：

(1)SCK：數(shù)據(jù)同步時鐘信號，由主設(shè)備驅(qū)動，向從設(shè)備輸出，使得從設(shè)備按照同步時鐘的步調(diào)來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。

(2)nCS(由用戶指定GPIO)：從設(shè)備選擇信號線(Slave Select，SS)由主設(shè)備發(fā)出，用來選擇激活某個從設(shè)備，低電平有效。

(3)MISO(SPIMISO0)：主入從出信號線，表示該信號在主設(shè)備中作為輸入，在從設(shè)備中作為輸出。

(4)MOSI(SPIMOSI0)：主出從入信號線，表示該信號在主設(shè)備中作為輸出，在從設(shè)備中作為輸入。

(5)/SS(nSS)：多主錯誤檢測。

2 、Linux下的SPI設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計

Linux設(shè)備驅(qū)動在Linux內(nèi)核中扮演著重要的角色。它可使某些特定硬件響應(yīng)一個定義良好的內(nèi)部編程接口，這些接口完全隱藏了設(shè)備工作的細(xì)節(jié)。用戶操作可通過一組標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用來執(zhí)行，這些調(diào)用在形式上完全獨立于特定的驅(qū)動程序，而將這些調(diào)用映射到實際硬件設(shè)備的特有操作上，則是驅(qū)動程序的任務(wù)[6]。本設(shè)計的SPI驅(qū)動主要定義了初始化、讀和寫三個操作。其中初始化操作用于驅(qū)動程序第一次加載到內(nèi)核運(yùn)行時，對一些內(nèi)核機(jī)制及存儲器進(jìn)行初始化。寫操作負(fù)責(zé)將用戶數(shù)據(jù)拷貝至內(nèi)核緩沖區(qū)，控制本地主SPI發(fā)送數(shù)據(jù)至從SPI寄存器中。讀操作將按照用戶要求讀取的字節(jié)數(shù)，連續(xù)讀取本地主SPI中接收到的數(shù)據(jù)，并將其拷貝至用戶空間。驅(qū)動程序?qū)⒉捎弥袛嗟姆绞酵ㄖ�系統(tǒng)SPI數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，即當(dāng)SPI硬件模塊每發(fā)送完畢一個數(shù)據(jù)，都會通過中斷線向系統(tǒng)發(fā)起中斷，系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，驅(qū)動程序?qū)⒄{(diào)用中斷處理例程。

2.1 SPI初始化

(1)申請中斷。此驅(qū)動設(shè)計通過中斷判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，所以需要申請SPI0相關(guān)的中斷，并注冊相應(yīng)的中斷處理函數(shù)。此驅(qū)動程序的中斷處理函數(shù)聲明如下：

static irqreturn_t s3c2440_isr_spi(int irq，void*dev_id，struct pt_regs*reg)

利用request_irq向內(nèi)核申請中斷號并注冊中斷處理函數(shù)：

request_irq(IRQ_SPI0，s3c2440_isr_spi，SA_INTERRUPT，DEVICE_NAME，s3c2440_isr_spi)；

(2)虛擬地址映射。驅(qū)動程序可以直接通過訪問內(nèi)核中的虛擬地址來訪問設(shè)備物理地址所對應(yīng)的寄存器，對其進(jìn)行操作。SPI設(shè)備的地址映射過程如下：

request_mem_region(S3C2440_PA_SPI，0x30，"s3c2440-spi")；
base_addr = ioremap(S3C2440_PA_SPI，0x30)；

其中S3C2440_PA_SPI為SPI的物理地址(在/asm-arch/arch-s3c2440/map.h中定義)，從S3C2440_PA_SPI開始分配0x30大小的內(nèi)存區(qū)域，此后將其移至內(nèi)核空間。(責(zé)任編輯：admin)