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外观

09、SPI内核配置及驱动使用 ​

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一、RK3568功能特点 ​

以下是RK3568芯片SPI驱动的主要功能说明，用更通俗的语言描述：

这个SPI接口默认使用摩托罗拉协议标准，支持8位和16位数据传输。用户可以通过软件灵活设置时钟频率，最高传输速度可达50MHz。它提供四种可配置的工作模式，能适配不同设备需求。每个SPI控制器可以连接1到2个外设（通过片选信号区分）。除了常见的主控模式，还支持作为从设备工作的模式。

二、内核软件 ​

2.1、代码路径 ​

C
drivers/spi/spi.c                                                 spi驱动框架
drivers/spi/spi-rockchip.c rk                         spi各接口实现
drivers/spi/spidev.c                                         创建spi设备节点，用户态使用。
drivers/spi/spi-rockchip-test.c                 spi测试驱动，需要自己手动添加到Makefile编译
Documentation/spi/spidev_test.c                 用户态spi测试工具

2.2、SPI 设备配置 —— RK 芯片作 Master 端 ​

内核配置

C
Device Drivers --->[*] SPI support ---><* Rockchip SPI controller driver

DTS 节点配置

C
&spi1 { //引用spi 控制器节点
        status = "okay";//assigned-clock-rates = <200000000>; //默认不用配置，SPI 设备工作时钟值，io 时钟由工作时钟分频获取
        dma-names = "tx","rx"; //使能DMA模式，通讯长度少于32字节不建议用，置空赋值去掉使能，如"dma-names;";//rx-sample-delay-ns = <10>; //默认不用配置，读采样延时
        spi_test@10 {
                compatible ="rockchip,spi_test_bus1_cs0"; //与驱动对应的名字
                reg = <0;
                spi-cpha; //设置 CPHA = 1，不配置则为 0
                spi-cpol; //设置 CPOL = 1，不配置则为 0
                spi-lsb-first; //IO 先传输 lsb
                spi-max-frequency = <24000000; //spi clk输出的时钟频率，不超过50M
                status = "okay"; //使能设备节点};};
  1. 基本关系   SPI的输出时钟（spi-max-frequency）是通过内部对工作时钟（spiclk assigned-clock-rates）进行分频后得到的。   关键规则：工作时钟必须至少是SPI输出时钟的2倍（因为内部至少会分频2次）。   例如：若要让SPI输出50MHz，工作时钟至少要设置为100MHz。
  2. 配置示例   如果需要50MHz的SPI速率：
  • 设置工作时钟（spiclk assigned-clock-rates）为100MHz（通过PLL分频得到接近且不超过100MHz的值）。
  • 设置spi-max-frequency为50MHz。   最终内部会将100MHz二分频到50MHz输出。
  1. 最低限制   工作时钟（spiclk assigned-clock-rates）不能低于24MHz，否则可能引发问题。
  2. 特殊模式要求（如使用**spi-cpha**）   如果需要配置spi-cpha（一种SPI时序模式）：
  • 工作时钟（spiclk assigned-clock-rates）必须≤6MHz；
  • SPI输出时钟（spi-max-frequency）需在1MHz到3MHz之间。

::: 先确定所需的SPI输出速率（如50MHz）。

将工作时钟设置为它的2倍（如100MHz）。

确保工作时钟≥24MHz，且在特殊模式下满足更严格的限制。 :::

2.3 、SPI 设备配置 —— RK 芯片作 Slave 端 ​

SPI 做 slave 使用的接口和 master 模式一样，都是 spi_read 和 spi_write。 内核配置

C
Device Drivers --->[*] SPI support --->[*] SPI slave protocol handlers

DTS 节点配置

C
&spi1 {
        status = "okay";
        dma-names = "tx","rx";
        spi-slave; //使能 slave 模式
                slave { //按照框架要求，SPI slave子节点的命名需以 "slave" 开始
                  compatible ="rockchip,spi_test_bus1_cs0";
                  reg = <0;
                  id = <0;
                };
 };

2.4、SPI 设备驱动介绍 ​

设备驱动使用spi需要调用spi_register_driver注册spi设备：

C++
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/spi/spi.h>

static int spi_test_probe(struct spi_device *spi)
{
        int ret;

        if(!spi)
                return -ENOMEM;
        spi->bits_per_word= 8;
        ret= spi_setup(spi);
        if(ret < 0) {
                dev_err(&spi->dev,"ERR: fail to setup spi\n");
                return-1;
        }
        return ret;
}

static int spi_test_remove(struct spi_device *spi)
{
        printk("%s\n",__func__);
        return 0;
}

static const struct of_device_id spi_test_dt_match[]= {
        {.compatible = "rockchip,spi_test_bus1_cs0", },
        {.compatible = "rockchip,spi_test_bus1_cs1", },
        {},
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, spi_test_dt_match);

static struct spi_driver spi_test_driver = {
        .driver = {
                .name = "spi_test",
                .owner = THIS_MODULE,
                .of_match_table = of_match_ptr(spi_test_dt_match),
        },
        .probe = spi_test_probe,
        .remove = spi_test_remove,
};

static int __init spi_test_init(void)
{
        int ret = 0;
        ret = spi_register_driver(&spi_test_driver);
        return ret;
}
module_init(spi_test_init);

static void __exit spi_test_exit(void)
{
        return spi_unregister_driver(&spi_test_driver);
}
module_exit(spi_test_exit);

对 SPI 读写操作请参考 include/linux/spi/spi.h，以下简单列出几个

C
static inline int spi_write(struct spi_device *spi,const void *buf, size_t len)static inline int spi_read(struct spi_device *spi,void *buf, size_t len)static inline int spi_write_and_read(structspi_device *spi, const void *tx_buf, void *rx_buf,size_t len)

三、常见问题 ​

3.1、SPI 无信号 ​

  1. 调试前先确认驱动已启动运行

  2. 检查SPI的4个引脚（MOSI/MISO/SCLK/CS）信号设置是否正确

  3. 发送数据时：

    • 用示波器观察TX数据线是否有正常信号
    • 确认时钟线有稳定时钟信号
    • 检查片选信号是否能有效拉低

  4. 若时钟频率过高，可尝试增强信号强度改善传输质量

  5. 判断DMA是否开启：

    • 查看串口日志
    • 若没有出现"DMA disable"或类似提示，则DMA已成功启用
C
[ 0.457137] Failed to request TX DMA channel
[ 0.457237] Failed to request RX DMA channel

3.2、延迟采样时钟配置方案 ​

在高速SPI通信中，当外设输出信号与控制器采样时钟不同步时，可能导致数据读取失败。此时需要启用RK SPI的"rsd采样延迟"功能来调整采样时机：

  1. 延迟配置：

    • 可选参数：0、1、2、3四个档位

    • 每个档位对应1个SPI时钟周期的延迟

    • 例如：200MHz时钟（周期5ns）时：

      • 0档 → 0ns延迟
      • 1档 → 5ns延迟
      • 2档 → 10ns延迟
      • 3档 → 15ns延迟

  2. 配置规则： 当设置目标延迟值（如12ns）时，系统会自动选择最接近的有效档位：

    • 12ns最接近10ns（2档）而非15ns（3档）
    • 最终实际采用的延迟值为最近的有效档位对应值

简单来说：通过这个功能，可以在4个固定时间点中选择最适合的采样时机，确保高速通信时能准确捕获数据。