[Android5.1][RK3288] SPI 设备驱动模型(Ad714x CapTouch 驱动分析)

DTS

根据硬件工程师给出的信息,这颗 GSensor 接到 Spi0 上,我们可以看一下 DTS 中的信息:

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#spi0
spi0: spi@70a00000{
compatible = "sprd, sprd-spi";
interrupts = <0 7 0x0>
reg = <0x70a00000 0x1000>
clock-names = "clk_spi0";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
};
# spi1...

SPI 部分驱动

这种 SPI 类的 Sensor 一般会将驱动分为两个部分,一部分是 CHIP_spi.c 一部分是 CHIP.c。

CHIP_spi.c

CHIP_spi_driver

在 CHIP_SPI.c 中完成的任务是 CHIP_spi_read 及 CHIP_spi_write 等回调函数的实现。
SPI 协议驱动有些类似平台设备驱动:

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static struct spi_driver ad714x_spi_driver = {
.driver = {
.name = "ad714x_captouch",
.owner = THIS_MODULE,
.pm = &ad714x_spi_pm,
},
.probe = ad714x_spi_probe,
.remove = ad714x_spi_remove,
};

module_spi_driver() 宏

内核将调用 module_spi_driver() 这个宏来注册和卸载 spi 设备,这个 module_spi_driver 是专门针对于 spi 架构定义的。
在 include/linux/spi/spi.h 中,我们可以看到:

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281 /**
282 * module_spi_driver() - Helper macro for registering a SPI driver
283 * @__spi_driver: spi_driver struct
284 *
285 * Helper macro for SPI drivers which do not do anything special in module
286 * init/exit. This eliminates a lot of boilerplate. Each module may only
287 * use this macro once, and calling it replaces module_init() and module_exit()
288 */
289 #define module_spi_driver(__spi_driver) \
290 module_driver(__spi_driver, spi_register_driver, \
291 spi_unregister_driver)

可以还可以往下去追看 module_driver() 这个宏 ,它将 spi_register/unregister_driver() 与 module_init 和 module_exit 封装了起来。所以说实际上 module_spi_driver() 和 module_init/exit 几乎是没有区别的。
之所以直接将其封装的原因是因为这个 SPI 设备本身是不可插拔的,也就不需要 init 和 exit 的过程,系统上电就直接注册了。

CHIP_spi_probe()

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static int ad714x_spi_probe(struct spi_device *spi)
{
// struct CHIP_chip 被定义在 .h 文件中,其中封装了 CHIP_platform_data、CHIP_driver_data、device 等结构体,以及一些回调函数
// 我们可以将其理解为 spi_device 的封装
struct ad714x_chip *chip;
int err;

spi->bits_per_word = 8; //定义每个字传输的 bit 数
err = spi_setup(spi); // 配置 SPI 的通信相关的信息,实现在 driver/spi/spi.c 中
if (err < 0)
return err;

// 将我们实现的 CHIP_spi_read 和 CHIP_spi_write 传到 CHIP.c 文件中的主 probe 中
// 在 主 probe 中调用 read 和 write 来进行和从设备的通信,主 probe() 我们在下一段分析
chip = ad714x_probe(&spi->dev, BUS_SPI, spi->irq,
ad714x_spi_read, ad714x_spi_write);
if (IS_ERR(chip))
return PTR_ERR(chip);

spi_set_drvdata(spi, chip);
//=> dev_set_drvdata(&spi->dev,chip)
//=> spi->dev->driver_data = chip

return 0;
}

抽象出来就是

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static int __devinit CHIP_spi_probe(struct spi_device *spi)
{
struct CHIP *chip;
struct CHIP_platform_data *pdata; //也可以将这个封装到上面的 CHIP 里面
/* assuming the driver req一个"spi_masteruires board-specific data: */
pdata = &spi->dev.platform_data;
if (!pdata)
return -ENODEV;
/* get memory for driver\'s per-chip state */
chip = kzalloc(sizeof *chip, GFP_KERNEL);
if (!chip)
return -ENOMEM;
spi_set_drvdata(spi, chip);
... etc
return 0;中
}

其中的主 probe 放到后面去分析。
其中的 spi_setup() 中可以修改 spi_device 特征,如传输模式、字长或时钟速率。

CHIP_spi_read / CHIP_spi_write

先介绍一下 struct spi_message

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789 struct spi_message {
790 struct list_head transfers;
792 struct spi_device *spi;
...
814 /* for optional use by whatever driver currently owns the
815 * spi_message ... between calls to中 spi_async and then later
816 * complete(), that's the spi_master controller driver.
817 */
818 struct list_head queue;
821 /* list of spi_res reources when the spi message is processed */
822 struct list_head resources;##### spi_message
823 };

一个 message 是一次数据交换的原子请求, spi_message 是多个 spi_transfer 结构组成,这些 spi_transfer 通过一个链表 transfers 组织在一起。具体可以看这篇博文:SPI 数据传输的队列化
spi_message 结构有一个链表头字段 transfers。
spi_transfer 结构包含一个链表头字段 transfer_list。
通过这两个链表头字段,所有属于这次 message 传输的 transfer 都会挂在 spi_messages.transfers 下。
我们通过 spi_message_add_tail 来向 spi_message 结构中添加一个 spi_transfer 结构。
然后调用 spi_async 同步 或者 spi_sync 异步来发起一个 message 传输请求,通常 spi_async 或 spi_sync 由将被封装在 read 和 write 中。

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//read 有四个参数
//1. 之前封装了 device 的结构体
//2. 需要读取的寄存器
//3. 用来接受数据的 data
//4. 传输的字节数
static int ad714x_spi_read(struct ad714x_chip *chip,源码
unsigned short reg, unsigned short *data, size_t len)
{
struct spi_device *spi = to_spi_device(chip->dev);//利用 container_of 将封装的 dev 提取出来
struct spi_message message;
struct spi_transfer xfer[2]; // SPI 控制器 和 协议驱动 之间的 I/O 接口
int i;
int error;

spi_message_init(&message); // 先初始化 message
memset(xfer, 0, sizeof(xfer));

chip->xfer_buf[0] = cpu_to_be16(AD714x_SPI_CMD_PREFIX |
AD714x_SPI_READ | reg);
xfer[0].tx_buf = &chip->xfer_buf[0];
xfer[0].len = sizeof(chip->xfer_buf[0]);
spi_message_add_tail(&xfer[0], &message);

xfer[1].rx_buf = &chip->xfer_buf[1];
xfer[1].len = sizeof(chip->xfer_buf[1]) * len;
spi_message_add_tail(&xfer[1], &message);

error = spi_sync(spi, &message);//调用spi_sync 来发起 message 传输请求
if (unlikely(error)) {
dev_err(chip->dev, "SPI read error: %d\n", error);
return error;
}

for (i = 0; i < len; i++)
data[i] = be16_to_cpu(chip->xfer_buf[i + 1]);

return 0;
}
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// 三个参数
// 1. 封装了 device 的结构体
// 2. 要写入的寄存器
// 3. 要写入的数据
static int ad714x_spi_write(struct ad714x_chip *chip,
unsigned short reg, unsigned short data)
{
struct spi_device *spi = to_spi_device(chip->dev);
int error;

chip->xfer_buf[0] = cpu_to_be16(AD714x_SPI_CMD_PREFIX | reg);
chip->xfer_buf[1] = cpu_to_be16(data);

error = spi_write(spi, (u8 *)chip->xfer_buf, 2 * sizeof(*chip->xfer_buf));
/* 这里的 spi_write 等价于
struct spi_transfer t = {
.tx_buf = chip->xfer_buf,
.len = 2*sizeof(*chip->xfer_buf),
};
struct spi_message m;
spi_message_init(&m);
spi_message_add_tail(&t,&m);
return spi_sync(spi, &m);
*/
if (unlikely(error)) {
dev_err(chip->dev, "SPI write error: %d\n", error);
return error;
}
return 0;
}

CHIP.c

之前我们在 CHIP_spi_probe() 中可以注意到,有如下代码

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chip = ad714x_probe(&spi->dev, BUS_SPI, spi->irq,
ad714x_spi_read, ad714x_spi_write);

这里 CHIP_probe() 的定义在 CHIP.c
我们来读一下 CHIP_probe() 的代码

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// 有 5 个参数
// 1. device
// 2. 总线类型
// 3. 中断号
// 4. 5. read 和 write 的实现函数(封装了 spi_async)
// 代码太长,我们直接看哪些地方调用了 read 和 write,其他的地方省略
struct ad714x_chip *ad714x_probe(struct device *dev, u16 bus_type, int irq,
ad714x_read_t read, ad714x_write_t write)
{
int i, alloc_idx;
int error;
struct input_dev *input[MAX_DEVICE_NUM];

struct ad714x_platform_data *plat_data = dev->platform_data;
struct ad714x_chip *ad714x;
void *drv_mem;
unsigned long irqflags;

struct ad714x_button_drv *bt_drv;
struct ad714x_slider_drv *sd_drv;
struct ad714x_wheel_drv *wl_drv;
struct ad714x_touchpad_drv *tp_drv;

if (irq <= 0) {
dev_err(dev, "IRQ not configured!\n");
error = -EINVAL;
goto err_out;
}

if (dev->platform_data == NULL) {
dev_err(dev, "platform data for ad714x doesn't exist\n");
error = -EINVAL;
goto err_out;
}

ad714x = kzalloc(sizeof(*ad714x) + sizeof(*ad714x->sw) +
sizeof(*sd_drv) * plat_data->slider_num +
sizeof(*wl_drv) * plat_data->wheel_num +
sizeof(*tp_drv) * plat_data->touchpad_num +
sizeof(*bt_drv) * plat_data->button_num, GFP_KERNEL);
if (!ad714x) {
error = -ENOMEM;
goto err_out;
}

ad714x->hw = plat_data;

drv_mem = ad714x + 1;
ad714x->sw = drv_mem;
drv_mem += sizeof(*ad714x->sw);
ad714x->sw->slider = sd_drv = drv_mem;
drv_mem += sizeof(*sd_drv) * ad714x->hw->slider_num;
ad714x->sw->wheel = wl_drv = drv_mem;
drv_mem += sizeof(*wl_drv) * ad714x->hw->wheel_num;
ad714x->sw->touchpad = tp_drv = drv_mem;
drv_mem += sizeof(*tp_drv) * ad714x->hw->touchpad_num;
ad714x->sw->button = bt_drv = drv_mem;
drv_mem += sizeof(*bt_drv) * ad714x->hw->button_num;

ad714x->read = read;
ad714x->write = write;
ad714x->irq = irq;
ad714x->dev = dev;

//读硬件寄存器中的 chip ID,判断具体是哪种 CapTouch
error = ad714x_hw_detect(ad714x);
if (error)
goto err_free_mem;

/* initialize and request sw/hw resources */
ad714x_hw_init(ad714x);
mutex_init(&ad714x->mutex);
/*
* Allocate and register AD714X input device
*/
alloc_idx = 0;
/* a slider uses one input_dev instance */
if (ad714x->hw->slider_num > 0) {
struct ad714x_slider_plat *sd_plat = ad714x->hw->slider;

for (i = 0; i < ad714x->hw->slider_num; i++) {
sd_drv[i].input = input[alloc_idx] = input_allocate_device();
if (!input[alloc_idx]) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_dev;
}

__set_bit(EV_ABS, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(EV_KEY, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(ABS_X, input[alloc_idx]->absbit);
__set_bit(BTN_TOUCH, input[alloc_idx]->keybit);
input_set_abs_params(input[alloc_idx],
ABS_X, 0, sd_plat->max_coord, 0, 0);

input[alloc_idx]->id.bustype = bus_type;
input[alloc_idx]->id.product = ad714x->product;
input[alloc_idx]->id.version = ad714x->version;
input[alloc_idx]->name = "ad714x_captouch_slider";
input[alloc_idx]->dev.parent = dev;

error = input_register_device(input[alloc_idx]);
if (error)
goto err_free_dev;

alloc_idx++;
}
}

/* a wheel uses one input_dev instance */
if (ad714x->hw->wheel_num > 0) {
struct ad714x_wheel_plat *wl_plat = ad714x->hw->wheel;

for (i = 0; i < ad714x->hw->wheel_num; i++) {
wl_drv[i].input = input[alloc_idx] = input_allocate_device();
if (!input[alloc_idx]) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_dev;
}

__set_bit(EV_KEY, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(EV_ABS, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(ABS_WHEEL, input[alloc_idx]->absbit);
__set_bit(BTN_TOUCH, input[alloc_idx]->keybit);
input_set_abs_params(input[alloc_idx],
ABS_WHEEL, 0, wl_plat->max_coord, 0, 0);

input[alloc_idx]->id.bustype = bus_type;
input[alloc_idx]->id.product = ad714x->product;
input[alloc_idx]->id.version = ad714x->version;
input[alloc_idx]->name = "ad714x_captouch_wheel";
input[alloc_idx]->dev.parent = dev;

error = input_register_device(input[alloc_idx]);
if (error)
goto err_free_dev;

alloc_idx++;
}
}

/* a touchpad uses one input_dev instance */
if (ad714x->hw->touchpad_num > 0) {
struct ad714x_touchpad_plat *tp_plat = ad714x->hw->touchpad;

for (i = 0; i < ad714x->hw->touchpad_num; i++) {
tp_drv[i].input = input[alloc_idx] = input_allocate_device();
if (!input[alloc_idx]) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_dev;
}

__set_bit(EV_ABS, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(EV_KEY, input[alloc_idx]->evbit);
__set_bit(ABS_X, input[alloc_idx]->absbit);
__set_bit(ABS_Y, input[alloc_idx]->absbit);
__set_bit(BTN_TOUCH, input[alloc_idx]->keybit);
input_set_abs_params(input[alloc_idx],
ABS_X, 0, tp_plat->x_max_coord, 0, 0);
input_set_abs_params(input[alloc_idx],
ABS_Y, 0, tp_plat->y_max_coord, 0, 0);

input[alloc_idx]->id.bustype = bus_type;
input[alloc_idx]->id.product = ad714x->product;
input[alloc_idx]->id.version = ad714x->version;
input[alloc_idx]->name = "ad714x_captouch_pad";
input[alloc_idx]->dev.parent = dev;

error = input_register_device(input[alloc_idx]);
if (error)
goto err_free_dev;

alloc_idx++;
}
}

/* all buttons use one input node */
if (ad714x->hw->button_num > 0) {
struct ad714x_button_plat *bt_plat = ad714x->hw->button;

input[alloc_idx] = input_allocate_device();
if (!input[alloc_idx]) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_dev;
}

__set_bit(EV_KEY, input[alloc_idx]->evbit);
for (i = 0; i < ad714x->hw->button_num; i++) {
bt_drv[i].input = input[alloc_idx];
__set_bit(bt_plat[i].keycode, input[alloc_idx]->keybit);
}

input[alloc_idx]->id.bustype = bus_type;
input[alloc_idx]->id.product = ad714x->product;
input[alloc_idx]->id.version = ad714x->version;
input[alloc_idx]->name = "ad714x_captouch_button";
input[alloc_idx]->dev.parent = dev;

error = input_register_device(input[alloc_idx]);
if (error)
goto err_free_dev;

alloc_idx++;
}

irqflags = plat_data->irqflags ?: IRQF_TRIGGER_FALLING;
irqflags |= IRQF_ONESHOT;

error = request_threaded_irq(ad714x->irq, NULL, ad714x_interrupt_thread,
irqflags, "ad714x_captouch", ad714x);
if (error) {
dev_err(dev, "can't allocate irq %d\n", ad714x->irq);
goto err_unreg_dev;
}
return ad714x;

err_free_dev:
dev_err(dev, "failed to setup AD714x input device %i\n", alloc_idx);
input_free_device(input[alloc_idx]);
err_unreg_dev:
while (--alloc_idx >= 0)
input_unregister_device(input[alloc_idx]);
err_free_mem:
kfree(ad714x);
err_out:
return ERR_PTR(error);
}
EXPORT_SYMBOL(ad714x_probe);

参考:

  1. 内核源码 /kernel/driver/spi/spi.c spi.h
  2. 这个没有纠结于代码实现,归纳了Linux内核对 SPI 的支持方法。还有抽象出来说如何实现 SPI 驱动: http://linux.it.net.cn/m/view.php?aid=18852
  3. 这个以 一个 eeprom 的代码来进行分析 SPI 总线 http://www.cnblogs.com/jason-lu/p/3165327.html
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