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SSI SPI接口

模块功能介绍

SSI是一个全双工同步串行接口，可以连接到多种外部模拟-数字（A/D）转换器、音频和电信编解码器以及其他使用串行传输数据的协议。X2000和M300支持SSI摩托罗拉的串行外设接口（SPI）协议。

• GPIO功能描述

NameI/ODescription
SSI_CLK Output Serialbit-rateclock
SSI_CE0 Output Firstslaveselectenable
SSI_DT Output Transmitdata(serialdataout)
SSI_DR Input Receivedata(serialdatain)

• GPIO接口

SSI0 PB28-31 FUNCTION1  
SSI1 PC09-12 FUNCTION2  
SSI0 PD08-10 PD13 FUNCTION1  
SSI1 PD17-19 PD22 FUNCTION2

驱动源码位置

驱动源码所在位置：

module_drivers/drivers/spi

├── ingenic_spi.c  
├── ingenic_spi.h  
├── ingenic_slv.c  
├── ingenic_slv.h

设备树配置

设备树所在位置：

kernel内核(version <= 5.10)dts文件路径：

module_driver/dts-stage/x2000/x2000.dtsi

kernel内核(version > 5.10)dts文件路径：

module_driver/dts/x2000/x2000.dtsi

SPI控制器描述：

spi0: spi0@0x10043000 {

 compatible = "ingenic,x2000-spi";

 reg = <0x10043000 0x1000>;

 interrupt-parent = <&core_intc>;

 interrupts = <IRQ_SSI0>;

 dmas = <&pdma INGENIC_DMA_TYPE(INGENIC_DMA_REQ_SSI0_TX)>,

 <&pdma INGENIC_DMA_TYPE(INGENIC_DMA_REQ_SSI0_RX)>;

 dma-names = "tx", "rx";

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <0>;

 status = "disabled";

 };

spi1: spi1@0x10044000 {

 ……

};

设备树默认配置

设备树默认关闭SPI控制器设备。

设备树自定义配置

用户可根据实际需求打开SPI控制器设备，例如：

&spi0 {

 status = "ok";

 pinctrl-names = "default";

 pinctrl-0 = <&spi0_pb>;

 spi-max-frequency = <54000000>;

 num-cs = <2>;

 cs-gpios = <0>, <0>;

 /*cs-gpios = <&gpa 27 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>, <&gpa 27 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;*/

 ingenic,chnl = <0>;

 ingenic,allow_cs_same = <1>;

 ingenic,bus_num = <0>;

 ingenic,has_dma_support = <0>;

 ingenic,spi-src-clk = <1>;/*0.ext; 1.ssi*/

 /* Add SPI interface device */

 spidev: spidev@0 {

 compatible = "rohm,dh2228fv";

 reg = <0>;

 spi-max-frequency = <10000000>;

 };

};

其中部分属性含义如下：

spi-max-frequency spi控制器最大工作频率
ingenic,chnl spi编号
ingenic,has_dma_support 是否使用dma，1表示使用dma
ingenic,spi-src-clk 设备时钟源的选择
num-cs 控制器有几根片选pin

用gpio模拟spi协议

为满足一些特殊的协议要求，也可以采用基于bitbang的gpio模拟spi功能．

将如下spi-gpio节点，添加设备树根节点下：

在kernel4.4.94中设备树添加方法如下：

/ {

 spi_gpio {

 status = "okay";

 compatible = "spi-gpio";

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <0>;

 gpio-sck = <&gpb 28 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 gpio-miso = <&gpb 29 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 gpio-mosi = <&gpb 30 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 cs-gpios = <&gpb 31 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 num-chipselects = <1>;

 /* clients */

 spidev1: spidev1@0 {

 status = "disable";

 compatible = "rohm,dh2228fv";

 reg = <0>;

 spi-max-frequency = <500000>;

 };

 };

}

在kernel5.10中设备树添加方法如下：

/ {

 spi_gpio {

 status = "okay";

 compatible = "spi-gpio";

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <0>;

 sck-gpios = <&gpb 28 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 miso-gpios = <&gpb 29 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 mosi-gpios = <&gpb 30 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 cs-gpios = <&gpb 31 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 num-chipselects = <1>;

 /* clients */

 spidev1: spidev1@0 {

 status = "disable";

 compatible = "rohm,dh2228fv";

 reg = <0>;

 spi-max-frequency = <500000>;

 };

 };

}

根据Documentation/devicetree/bindings/spi/spi-gpio.yaml文件中的描述，kernel5.10中已经废弃原有的属性gpio-sck、gpio-miso和gpio-mosi，但实际kernel5.10内核依然保留了对原有属性的解析，建议采用新的devicetree属性。

内核编译配置

内核配置INGENIC_SPI，配置说明如下：

 Symbol: INGENIC_SPI [=y]

 Type : tristate

 Prompt: Ingenic SPI Controller

 Location:

 -> Ingenic device-drivers Configurations

 -> [SPI] Master/Slave Drivers

 Defined at module_drivers/drivers/spi/Kconfig:1

 Depends on: MACH_XBURST [=n] || MACH_XBURST2 [=y]

 Selects: SPI_BITBANG [=y]

内核默认编译配置

内核默认关闭SPI控制器驱动

内核自定义编译配置

用户可根据实际需求打开SPI控制器编译，配置界面如下：

img_01.png

用gpio模拟spi协议

为满足一些特殊的协议要求，也可以采用基于bitbang的gpio模拟spi功能．

Device Drivers --->

 [*] SPI support --->

 -*- Utilities for Bitbanging SPI masters

 <*> GPIO-based bitbanging SPI Master

 <*> User mode SPI device driver support /*向用户提供设备设备节点*/

 -> Ingenic device-drivers Configurations

-> [SPI] Master/Slave Drivers

< > Ingenic SPI Controller /*去掉ingenic ssi控制器配置*/

设备节点生成

驱动加载成功log

[ 0.298196] INGENIC SSI Controller for SPI channel 0 driver register

生成设备节点:

/dev/spidev0.0

当使用gpio模拟spi协议时，产生设备节点spidev%d.%d*，例如：

/dev/spidev32766.0

应用程序使用说明

内核的 spi 驱动程序是基于 spi 子系统架构编写的

• 应用程序可以使用spi_demo进行测试

• 可以在内核空间通过spi驱动操作 spi 接口

• 可以在用户空间通过 spi_ioc_transfer 操作 spi 接口

测试spi读写

源码位置

kernel4.4.94应用程序在如下位置：

Documentation/spi/spidev_test.c

kernel5.10程序在如下位置：

tools/spi/spidev_test.c

测试方法

1.将SSI0_DT和SSI0_DR引脚短接

# ./spi_test --help

./spi_test: unrecognized option '--help'

Usage: ./spi_test [-DsbdlHOLC3]

 -D --device device to use (default /dev/spidev1.1)

 -s --speed max speed (Hz)

 -d --delay delay (usec)

 -b --bpw bits per word

 -l --loop loopback

 -H --cpha clock phase

 -O --cpol clock polarity

 -L --lsb least significant bit first

 -C --cs-high chip select active high

 -3 --3wire SI/SO signals shared

 -v --verbose Verbose (show tx buffer)

 -p Send data (e.g. "1234\xde\xad")

 -N --no-cs no chip select

 -R --ready slave pulls low to pause

 -2 --dual dual transfer

 -4 --quad quad transfer

2. spidev_test-D/dev/spidev0.0

测试结果

# ./spi_test -D /dev/spidev0.0

spi mode: 0x0

bits per word: 8

max speed: 500000 Hz (500 KHz)

RX | FF FF FF FF FF FF 40 00 00 00 00 95 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF F0 0D | ......@......................�.

测试spi nor flash

针对spi接口的nor flash，内核已经有对应驱动支持，如果想使用只需要正确配置即可，在使用spi接口的nor flash驱动时应采用gpio模拟spi协议的方式。

kernel4.4.94版本操作

设备树配置

设备树位置：

module_drivers/dts-stage/x2000/halley5_v30.dts

需要在spi_gpio节点内添加nor flash的节点：

spi_gpio {

 status = "okay";

 compatible = "spi-gpio";

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <0>;

 gpio-sck = <&gpe 16 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 gpio-miso = <&gpe 18 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 gpio-mosi = <&gpe 17 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 cs-gpios = <&gpe 21 GPIO_ACTIVE_LOW INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 num-chipselects = <1>;

 /* clients */

 m25p80 {

 compatible = "m25p80";

 reg = <0>;

 spi-max-frequency = <1000000>;

 };

 };
内核编译配置

1. 编译drivers/spi/spi-gpio.c

位置:Device Drivers > SPI support

选中GPIO-based bitbanging SPI Master，如下图所示：

img_02.png

2. 编译drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c

位置：Device Drivers > Memory Technology Device (MTD) support

选中SPI-NOR device support，如下图所示：

img_03.png

3. 编译drivers/mtd/devices/m25p80.c

位置：Device Drivers > Memory Technology Device (MTD) support > Self-contained MTD device module_drivers/drivers

选中Support most SPI Flash chips (AT26DF, M25P, W25X, ...)，如下图所示：

img_04.png

测试

1. 确保nor flash硬件已经连接好；

2. 在drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c中根据nor flash的型号，查找下表看是否有对应的型号支持，如果没有需要配置对应的参数：

static const struct flash_info spi_nor_ids[] = {

/* Atmel -- some are (confusingly) marketed as "DataFlash" */

{ "at25fs010", INFO(0x1f6601, 0, 32 * 1024, 4, SECT_4K) },

{ "at25fs040", INFO(0x1f6604, 0, 64 * 1024, 8, SECT_4K) },

...........

{ "xm25qh128c", INFO(0x204018, 0, 4 * 1024, 4096, SECT_4K)},

...........

/* GigaDevice */

{ "gd25q32", INFO(0xc84016, 0, 64 * 1024, 64, SECT_4K) },

{ "gd25q64", INFO(0xc84017, 0, 64 * 1024, 128, SECT_4K) },

{ "gd25q128", INFO(0xc84018, 0, 64 * 1024, 256, SECT_4K) },

...........

{ },

};

3. 重新编译kernel并烧录；

4. 看到如下信息则表示添加成功：

[ 1.571673] m25p80 spi32766.0: xm25qh128c (16384 Kbytes)

这里示范的nor flash型号为xm25qh128c，大小为16MB，具体打印信息与spi-nor.c文件中struct flash_info spi_nor_ids[] 结构体中配置的参数相同；

5. 进入到根文件系统后，可执行如下命令进一步确认，如果增加了一个新的mtd分区，则表示添加成功，这里mtd0为新添加的nor flash对应的分区

img_05.png

同时，在/dev目录下也会生成对应的设备节点，这里示范的为mtd0、mtd0ro、mtdblock0三个设备节点，其中mtd0和mtd0ro为字符设备节点，差别在于mtd0为可读写，mtd0ro只读，mtdblock0为块设备节点，可读写，如下图所示：

img_06.png

6. 接下来可以使用诸如flash_erase、mtd_debug等命令对nor flash生成的字符设备节点mtd0进行读写，同时也可以对块设备节点mtdblock0进行格式化、挂载、文件系统读写等一系列操作，这里不再进行示范。

kernel5.10版本操作

设备树配置

设备树位置：

module_drivers/dts-stage/x2000/halley5_v30.dts

需要在spi_gpio节点内添加nor flash的节点：

spi_gpio {

 status = "okay";

 compatible = "spi-gpio";

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <0>;

 sck-gpios = <&gpe 16 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 miso-gpios = <&gpe 18 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 mosi-gpios = <&gpe 17 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 cs-gpios = <&gpe 21 GPIO_ACTIVE_HIGH INGENIC_GPIO_NOBIAS>;

 num-chipselects = <1>;

 /* clients */

 m25p80 {

 compatible = "m25p80";

 reg = <0>;

 spi-max-frequency = <1000>;

 #address-cells = <1>;

 #size-cells = <1>;

 };

 };

建议gpio引用中的gpio极性采用“GPIO_ACTIVE_HIGH”，不然会无法识别nor flash,导致无法注册mtd设备。

内核编译配置

1. 编译 drivers/spi/spi-gpio.c

位置:Device Drivers > SPI support

选中GPIO-based bitbanging SPI Master，如下图所示：

img_07.png

2. 编译 drivers/mtd/spi-nor/core.c

位置：Device Drivers > Memory Technology Device (MTD) support

选中SPI-NOR device support，如下图所示：

img_08.png

由于kernel5.10将kernel4.4.94中的spi-nor.c和m25p80.c文件合并成了core.c，所以kernel5.10中只用选择 SPI-NOR device support 即可。

测试

1. 确保nor flash硬件已经连接好；

2. 在drivers/mtd/spi-nor/路径下已经定义了大部分nor flash厂商的芯片信息，用户可根据实际所使用的nor flash类型，确认相应的nor flash信息中是否含有对应的芯片，目前包含的厂商信息有：

atmel.c esmt.c fujitsu.c intel.c

spansion.c winbond.c xmc.c catalyst.c

eon.c everspin.c gigadevice.c ssi.c

macronix.c micron-st.c sst.c xilinx.c

3. 重新编译kernel并烧录；

4. 看到如下信息则表示添加成功：

spi-nor spi2.0: found XM25QH128C, expected m25p80

spi-nor spi2.0: XM25QH128C (16384 Kbytes)

这里示范的nor flash型号为xm25qh128c，大小为16MB，具体打印信息与xmc.c文件中struct flash_info xmc_parts[] 结构体中配置的参数相同；

5. 进入到根文件系统后，可执行如下命令进一步确认，如果增加了一个新的mtd分区，则表示添加成功，这里mtd0为新添加的nor flash对应的分区

img_09.png

同时，在/dev目录下也会生成对应的设备节点，这里示范的为mtd0、mtd0ro、mtdblock0三个设备节点，其中mtd0和mtd0ro为字符设备节点，差别在于mtd0为可读写，mtd0ro只读，mtdblock0为块设备节点，可读写，如下图所示：

img_10.png

6. 接下来可以使用诸如flash_erase、mtd_debug等命令对nor flash生成的字符设备节点mtd0进行读写，同时也可以对块设备节点mtdblock0进行格式化、挂载、文件系统读写等一系列操作，这里不再进行示范。