Linux 系统的 SPI 设备编程 :: Shaocheng.Li

SPI 的全称是 Serial Peripheral Interface，是一个带时钟同步的全双工串行链接，使用主/从结构，用于连接微控制器和传感器、存储器和外设。常见的连接结构如下：

通信时需要四个信号：

在一个SPI时钟周期内，收发是同时进行的：

这个过程是 SPI 设备内的移位寄存器实现的，当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换，如下图所示。

下面是一个典型的主机模型的通信时序，描述了主机的 0xD2 的数据被移出，从 MISO 信号移入了 0x66 ：

SCLK 、MOSI 和 SS 信号由主机产生，MISO 是从机发出的信号，主机从这个信号读取从机的数据。通信开始前，SCLK 为低电平，当 SS 拉低后，从机被选中，通信开始，MOSI 和 MISO 信号在 SCLK 的上升沿发生变化，MISO 信号在 SCLK 的下降沿被采样锁存，通信结束后，SS 信号拉高，SCLK 信号重回低电平，一次通信发出的 bit 数为一个 word ，也叫字长。这只是一种情况，在 SCLK 下降沿和上升沿所做的事情由 CPOL 和 CPHA 的值决定，可以在 SPI 设备内的寄存器配置：

两个配置选项，就会组成四种模式，时序如下图所示：

我们需要注意的是，主机和从机必须在相同的模式下才能正常通信。

Linux 的 SPI 驱动生成的 spi 设备文件格式 /dev/spidevB.C ，并提供了功能有限的 API ，可以用 open() 和 close() 函数打开和关闭设备，用 read() 和 write() 函数读写数据，用 ioctl() 发送请求。需要的头文件：

首先需要打开设备文件，调用 open() 和 close() 是标准操作，没有特殊之处，例如 open("/dev/spidev0.0", O_RDWR) 。然后调用 ioctl() 进行设置，常用的请求有：

配置完毕后就是可以读写，标准的 read() 和 write() 函数显然只能实现半双工，在这些函数调用之间，片选会被停用，要实现全双工需要调用 ioctl() 函数的 SPI_IOC_MESSAGE(n) 请求，n 用于指定传输的次数，读写的数据需要用 struct spi_ioc_transfer 型的指针传递：

下面是一个例程，它的作用是向指定的 SPI 设备发送数据，并读回从设备发来的数据。