imx6ull -- SPI

SPI 是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口
技术，是一种高速、全双工的同步通信总线， SPI 时钟频率相比 I2C 要高很多，最高可以工作
在上百 MHz。 SPI 以主从方式工作，通常是有一个主设备和一个或多个从设备，一般 SPI 需要
4 根线，但是也可以使用三根线(单向传输)。
 

框图

结构图如下

CS/SS， Slave Select/Chip Select：选择需要进行通信的从设备，直接将相应的从机片选信号拉低即可。

SCK， Serial Clock，串行时钟，和 I2C 的 SCL 一样，为 SPI 通信提供时钟。

MOSI/SDO， Master Out Slave In/Serial Data Output，简称主出从入信号线，这根数据线
只能用于主机向从机发送数据，也就是主机输出，从机输入。

MISO/SDI， Master In Slave Out/Serial Data Input，简称主入从出信号线，这根数据线只
能用户从机向主机发送数据，也就是主机输入，从机输出。
 

工作模式

SPI 有四种工作模式，通过串行时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的搭配来得到四种工作模式
①、 CPOL=0，串行时钟空闲状态为低电平。
②、 CPOL=1，串行时钟空闲状态为高电平，

此时可以通过配置时钟相位(CPHA)来选择具体的传输协议。
③、 CPHA=0，串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
④、 CPHA=1，串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
 

SPI是全双工的，不需要像IIC一样分为读时序和写时序，配置好上面的模式后当通信时钟电平变化产生起始信号后，就开始通信。

工作时序图

CS 片选信号先拉低，选中要通信的从设备，然后通过 MOSI 和 MISO 这两根数据线进行收发数据， MOSI 数据线发出了0XD2 这个数据给从设备，同时从设备也通过 MISO 线给主设备返回了 0X66 这个数据。
 

6ull里的SPI---驱动流程

spi控制器的核心就是对spi_master的构建

1.申请并初始化spi_transfer

spi_transfer函数用于描述SPI传输信息，也就是我们发送和接收信息以及长度。

如下，使我们向ICM20608芯片读取寄存器值的函数，我们定义了一个spi_transfer结构体 t，我们在下面把三个值都赋给了结构体。

2.初始化 spi_message。将spi_transfer添加到spi_message 队列中。

spi_transfer 需要组织成 spi_message，然后将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列中。如上图

3.使用 spi_sync 函数完成 SPI 数据同步传输。

如上图

4.读写寄存器

先写状态寄存器控制芯片

读取值

这里参考正点原子代码，但是我自己是有问题的，当我从

0x3B开始读14个字节，但是实际上读取的只有前面三个陀螺仪的值。从0x41开始读，实际上并没有读取到温度，读到的是三个加速度。暂时没懂。

驱动编写

添加pinctrl节点，在iomuxc下添加如下（同上节一样）

屏蔽

在 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件最后面加入如下所示内容：

make dtbs编译设备树文件放到tftp下

在/sys/bus/device里看到spi2   就是对应我们挂到的spi3

驱动代码

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include "icm20608reg.h"

#define ICM20608_CNT    1
#define ICM20608_NAME   "icm20608"

struct icm20608_dev{
    dev_t devid;
    struct cdev cdev;
    struct class *class;
    struct device *device;
    struct device_node *nd;
    int major;
    void *private_data;             /* 私有数据 */
    signed int gyro_x_adc; /* 陀螺仪 X 轴原始值 */
    signed int gyro_y_adc; /* 陀螺仪 Y 轴原始值 */
    signed int gyro_z_adc; /* 陀螺仪 Z 轴原始值 */
    signed int accel_x_adc; /* 加速度计 X 轴原始值 */
    signed int accel_y_adc; /* 加速度计 Y 轴原始值 */
    signed int accel_z_adc; /* 加速度计 Z 轴原始值 */
    signed int temp_adc; /* 温度原始值*/
};

static struct icm20608_dev icm20608dev;

/*dev:  icm20608设备*- reg:  要读取的寄存器首地址*- buf:  读取到的数据 - len:  要读取的数据长度*/
static int  icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, void *buf, int len)
{
    int ret = -1;
    unsigned char txdata[1];
    unsigned char *rxdata;
    struct spi_message m;
    struct spi_transfer *t;
    struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;

    t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL);
    if(!t)
    {
        return -ENOMEM;
    }

    rxdata = kzalloc(sizeof(char)*len, GFP_KERNEL);
    if(!rxdata)
        goto out1;

    txdata[0] = reg | 0x80;
    t->tx_buf = txdata;
    t->rx_buf = rxdata;
    t->len = len+1;
    spi_message_init(&m);
    spi_message_add_tail(t, &m);
    ret =  spi_sync(spi, &m);
    if(ret)
        goto out2;

    memcpy(buf, rxdata+1, len);

out1:
    kfree(t);
out2:
    kfree(rxdata);

    return ret;
}

static int  icm20608_write_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, void *buf, int len)
{
    int ret = -1;
    unsigned char *txdata;
    struct spi_message m;
    struct spi_transfer *t;
    struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;

    t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL);
    if(!t)
    {
        return -ENOMEM;
    }

    txdata = kzalloc(sizeof(char)+len, GFP_KERNEL);
    if(!txdata)
        goto out1;

    *txdata = reg & ~0x80;
    memcpy(txdata+1, buf, len);
    t->tx_buf = txdata;
    t->len = len+1;
    spi_message_init(&m);
    spi_message_add_tail(t, &m);
    ret =  spi_sync(spi, &m);
    if(ret)
        goto out2;

out1:
    kfree(t);
out2:
    kfree(txdata);

    return ret;
}

//读取icm20608指定寄存器值，读取一个寄存器
static unsigned char icm20608_read_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg)
{
    unsigned char data = 0;
    icm20608_read_regs(dev, reg, &data, 1);
    return data;
}

//向icm20608指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
static void icm20608_write_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 value)
{
    u8 buf = value;
    icm20608_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}

//读取ICM20608的数据，读取原始数据，包括三轴陀螺仪
void icm20608_readdata(struct icm20608_dev *dev)
{
    unsigned char data[14] = { 0 };
	icm20608_read_regs(dev, ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);

	dev->accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]); 
	dev->accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]); 
	dev->accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]); 
	dev->temp_adc    = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]); 
	dev->gyro_x_adc  = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]); 
	dev->gyro_y_adc  = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
	dev->gyro_z_adc  = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
}

static int icm20608_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &icm20608dev; /* 设置私有数据 */
	return 0;
}

static ssize_t icm20608_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
	signed int data[7];
	long err = 0;
	struct icm20608_dev *dev = (struct icm20608_dev *)filp->private_data;

	icm20608_readdata(dev);
	data[0] = dev->gyro_x_adc;
	data[1] = dev->gyro_y_adc;
	data[2] = dev->gyro_z_adc;
	data[3] = dev->accel_x_adc;
	data[4] = dev->accel_y_adc;
	data[5] = dev->accel_z_adc;
	data[6] = dev->temp_adc;
	err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data));
	return 0;
}

static int icm20608_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

static const struct file_operations icm20608_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = icm20608_open,
	.read = icm20608_read,
	.release = icm20608_release,
};

void icm20608_reginit(void)
{
	unsigned char value = 0;
	
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80);
	mdelay(50);
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01);
	mdelay(50);

	value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_WHO_AM_I);
	printk("ICM20608 ID = %c\r\n", value);	

	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00); 	/* 输出速率是内部采样率					*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18); 	/* 陀螺仪±2000dps量程 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18); 	/* 加速度计±16G量程 					*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_CONFIG, 0x04); 		/* 陀螺仪低通滤波BW=20Hz 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG2, 0x04); /* 加速度计低通滤波BW=21.2Hz 			*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00); 	/* 打开加速度计和陀螺仪所有轴 				*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00); 	/* 关闭低功耗 						*/
	icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_FIFO_EN, 0x00);		/* 关闭FIFO						*/
}

static int icm20608_probe(struct spi_device *spi)
{
	/* 1、构建设备号 */
	if (icm20608dev.major) {
		icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major, 0);
		register_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
	} else {
		alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid, 0, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
		icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
	}

	/* 2、注册设备 */
	cdev_init(&icm20608dev.cdev, &icm20608_ops);
	cdev_add(&icm20608dev.cdev, icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);

	/* 3、创建类 */
	icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE, ICM20608_NAME);
	if (IS_ERR(icm20608dev.class)) {
		return PTR_ERR(icm20608dev.class);
	}

	/* 4、创建设备 */
	icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class, NULL, icm20608dev.devid, NULL, ICM20608_NAME);
	if (IS_ERR(icm20608dev.device)) {
		return PTR_ERR(icm20608dev.device);
	}

	/*初始化spi_device */
	spi->mode = SPI_MODE_0;	/*MODE0，CPOL=0，CPHA=0*/
	spi_setup(spi);
	icm20608dev.private_data = spi; /* 设置私有数据 */

	/* 初始化ICM20608内部寄存器 */
	icm20608_reginit();		
	return 0;
}

static int icm20608_remove(struct spi_device *spi)
{
	/* 删除设备 */
	cdev_del(&icm20608dev.cdev);
	unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);

	/* 注销掉类和设备 */
	device_destroy(icm20608dev.class, icm20608dev.devid);
	class_destroy(icm20608dev.class);
	return 0;
}

static const struct spi_device_id icm20608_id[] = {
	{"alientek,icm20608", 0},  
	{}
};

static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
	{ .compatible = "alientek,icm20608" },
	{ /* Sentinel */ }
};

/* SPI驱动结构体 */	
static struct spi_driver icm20608_driver = {
	.probe = icm20608_probe,
	.remove = icm20608_remove,
	.driver = {
			.owner = THIS_MODULE,
		   	.name = "icm20608",
		   	.of_match_table = icm20608_of_match, 
		   },
	.id_table = icm20608_id,
};

static int __init icm20608_init(void)
{
	return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}

static void __exit icm20608_exit(void)
{
	spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}

module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

app

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    int fd;
    signed int databuf[7] = {0};
    unsigned char data[14] = {0};
    signed int gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
    signed int accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
    signed int temp_adc;

    float gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act;
    float accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act;
    float temp_act;

    int ret = 0;
    fd = open("/dev/icm20608", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("cant open file: /dev/icm20608\n");
        return -1;
    }
    
    while(1)
    {
        ret = read(fd, data, sizeof(data));
        if(ret == 0) { /* 数据读取成功 */
            gyro_x_adc = databuf[0];
            gyro_y_adc = databuf[1];
            gyro_z_adc = databuf[2];
            accel_x_adc = databuf[3];
            accel_y_adc = databuf[4];
            accel_z_adc = databuf[5];
            temp_adc = databuf[6];

            /* 计算实际值 */
            gyro_x_act = (float)(gyro_x_adc) / 16.4;
            gyro_y_act = (float)(gyro_y_adc) / 16.4;
            gyro_z_act = (float)(gyro_z_adc) / 16.4;
            accel_x_act = (float)(accel_x_adc) / 2048;
            accel_y_act = (float)(accel_y_adc) / 2048;
            accel_z_act = (float)(accel_z_adc) / 2048;
            temp_act = ((float)(temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25;

            printf("\r\n 原始值:\r\n");
            printf("gx = %d, gy = %d, gz = %d\r\n", gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc);
            printf("ax = %d, ay = %d, az = %d\r\n", accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc);
            printf("temp = %d\r\n", temp_adc);
            printf("实际值:");
            printf("act gx = %.2f°/S, act gy = %.2f°/S,act gz = %.2f°/S\r\n", gyro_x_act, gyro_y_act,gyro_z_act);
            printf("act ax = %.2fg, act ay = %.2fg,act az = %.2fg\r\n", accel_x_act, accel_y_act,accel_z_act);
            printf("act temp = %.2f°C\r\n", temp_act);
        }
        usleep(100000);
    }

    close(fd);
    return 0;
}