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外观

07、SPI Linux 应用编程 ​

一、 ioctl函数 ​

以下是更直白的说明：

在使用ioctl函数配置SPI通信时，主要会用到以下参数：

基础函数原型 ​

C
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int 设备句柄, int 操作指令, 其他参数);

常用操作指令说明 ​

1. 设置/读取 SPI 模式 ​

  • 读取当前模式：SPI_IOC_RD_MODE   作用：把当前的 SPI 模式（时钟极性和相位设置）读取到一个整数变量中。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_RD_MODE, &变量);
  • 设置新模式：SPI_IOC_WR_MODE   作用：设置 SPI 模式的极性和相位（用两位二进制表示）。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_WR_MODE, 新模式值);

2. 设置/读取 每个数据包的位数 ​

  • 读取当前位数：SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD   作用：获取当前每个数据包的位数（如 8 位、16 位等）。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &变量);
  • 设置位数：SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD   作用：指定每个数据包的位数。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, 新位数值);

3. 设置/读取 最大传输速度 ​

  • 读取当前速度：SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ   作用：获取 SPI 总线当前的最大传输速度（单位：赫兹）。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &变量);
  • 设置速度：SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ   作用：设置 SPI 总线的最大传输速度。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, 新速度值);

4. 执行 SPI 读写操作 ​

  • 批量传输：SPI_IOC_MESSAGE(N)   作用：一次性执行多个 SPI 读写操作（N 表示操作的数量）。   用法：

5. 设置/读取 LSB 先传输模式 ​

  • 读取当前模式：SPI_IOC_RD_LSB_FIRST   作用：判断是否启用 "低位优先" 模式（即数据传输时先发送最低位）。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_RD_LSB_FIRST, &变量);
  • 设置模式：SPI_IOC_WR_LSB_FIRST   作用：启用或禁用 "低位优先" 模式。   用法：ioctl(设备句柄, SPI_IOC_WR_LSB_FIRST, 1或0);   （1 表示启用，0 表示禁用）

:::

总结 ​

读操作：参数会把数据 读到 你提供的变量中。

写操作：参数会把 你提供的值 写入设备配置。

所有参数的第三个参数 都是整数或结构体指针，具体看操作类型。 :::

二、示例程序 ​

通过以下程序，可以实现SPI通讯。

C
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/spi/spidev.h>
#include <sys/ioctl.h>

#define SPI_DEVICE_PATH "/dev/spidev0.0"

int main() {
    int spi_file;
    uint8_t tx_buffer[50] = "hello world!";
    uint8_t rx_buffer[50];

    // Open the SPI device
    if ((spi_file = open(SPI_DEVICE_PATH, O_RDWR)) < 0) {
        perror("Failed to open SPI device");
        return -1;
    }

    // Configure SPI mode and bits per word
    uint8_t mode = SPI_MODE_0;
    uint8_t bits = 8;
    if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_WR_MODE, &mode) < 0) {
        perror("Failed to set SPI mode");
        close(spi_file);
        return -1;
    }
    if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits) < 0) {
        perror("Failed to set SPI bits per word");
        close(spi_file);
        return -1;
    }

    // Perform SPI transfer
    struct spi_ioc_transfer transfer = {
        .tx_buf = (unsigned long)tx_buffer,
        .rx_buf = (unsigned long)rx_buffer,
        .len = sizeof(tx_buffer),
        .delay_usecs = 0,
        .speed_hz = 1000000,  // SPI speed in Hz
        .bits_per_word = 8,
    };

    if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_MESSAGE(1), &transfer) < 0) {
        perror("Failed to perform SPI transfer");
        close(spi_file);
        return -1;
    }

     /* Print tx_buffer and rx_buffer*/
    printf("\rtx_buffer: \n %s\n ", tx_buffer);
    printf("\rrx_buffer: \n %s\n ", rx_buffer);

    // Close the SPI device
    close(spi_file);

    return 0;
}

三、文件路径 ​

这行代码定义了一个宏，用于存储 SPI 设备文件的路径。

C
#define SPI_DEVICE_PATH "/dev/spidev0.0"

四、打开SPI设备 ​

这部分代码尝试打开指定的 SPI 设备文件。

C
// Open the SPI device
if ((spi_file = open(SPI_DEVICE_PATH, O_RDWR)) < 0) {
    perror("Failed to open SPI device");
    return -1;
}

五、配置SPI ​

这段代码用于配置 SPI 通信的模式为 SPI 模式0（时钟极性为0、时钟相位为0）以及每个字的位数为8位，以确保 SPI 通信的正确性和一致性。

C
// Configure SPI mode and bits per word
uint8_t mode = SPI_MODE_0;
uint8_t bits = 8;
if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_WR_MODE, &mode) < 0) {
    perror("Failed to set SPI mode");
    close(spi_file);
    return -1;
}
if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits) < 0) {
    perror("Failed to set SPI bits per word");
    close(spi_file);
    return -1;
}

这段代码定义了一个 spi_ioc_transfer 结构体变量 transfer，用于配置 SPI 传输的参数。它指定了传输的数据缓冲区、传输的长度、延迟时间、SPI 速度（以赫兹为单位）以及每个字的位数。这个结构体将被传递给 SPI_IOC_MESSAGE ioctl 函数，以执行 SPI 传输。

C
// Perform SPI transfer
struct spi_ioc_transfer transfer = {
    .tx_buf = (unsigned long)tx_buffer,
    .rx_buf = (unsigned long)rx_buffer,
    .len = sizeof(tx_buffer),
    .delay_usecs = 0,
    .speed_hz = 1000000,  // SPI speed in Hz
    .bits_per_word = 8,
};

六、数据收发 ​

这段代码使用 ioctl 函数执行 SPI 传输。它通过 SPI_IOC_MESSAGE(1) 宏指定传输的数量为1，第三个参数为上文中配置的结构体变量 transfer 的地址。如果 SPI 传输失败，将会输出错误消息并关闭 SPI 设备文件描述符。

C
if (ioctl(spi_file, SPI_IOC_MESSAGE(1), &transfer) < 0) {
    perror("Failed to perform SPI transfer");
    close(spi_file);
    return -1;
}

七、测试 ​

将SPI的MOSI和MISO相接，运行程序：

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