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它們不僅用于存儲配置參數(shù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，還常用于固件更新和存儲關(guān)鍵的系統(tǒng)信息
而SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍設(shè)備接口）作為一種高速、全雙工、同步的通信協(xié)議，由于其簡單易用和占用芯片管腳少的特性，成為EEPROM連接的主要接口之一
本文將詳細(xì)介紹如何在Linux系統(tǒng)下開發(fā)和應(yīng)用基于SPI接口的EEPROM驅(qū)動
SPI總線概述 SPI總線是由Motorola在其MC68HCXX系列處理器上首先定義的，主要用于EEPROM、FLASH存儲器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間的通信
SPI總線在芯片的管腳上只占用四根線：MOSI（主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入）、MISO（主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出）、CLK（時(shí)鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生）和nCS（從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制）
這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)約了芯片的管腳，還為PCB的布局節(jié)省了空間
SPI總線傳輸數(shù)據(jù)采用高位在前（MSB first），低位在后的方式
在CLK的下降沿上數(shù)據(jù)改變，而在上升沿時(shí)一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器
一個(gè)SPI時(shí)鐘周期內(nèi)會完成以下操作： 1. 主設(shè)備通過MOSI線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，同時(shí)從設(shè)備通過MOSI線讀取這1位數(shù)據(jù)
2. 從設(shè)備通過MISO線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，同時(shí)主設(shè)備通過MISO線讀取這1位數(shù)據(jù)
主設(shè)備和從設(shè)備各有一個(gè)移位寄存器，這兩個(gè)移位寄存器連接成環(huán)狀
依照CLK的變化，數(shù)據(jù)以MSB first的方式依次移出主設(shè)備寄存器和從設(shè)備寄存器，并依次移入從設(shè)備寄存器和主設(shè)備寄存器
當(dāng)寄存器中的內(nèi)容全部移出時(shí)，相當(dāng)于完成了兩個(gè)寄存器內(nèi)容的交換
SPI總線傳輸一共有四種模式，分別由時(shí)鐘極性（CPOL）和時(shí)鐘相位（CPHA）來定義
這四種模式?jīng)Q定了時(shí)鐘信號空閑狀態(tài)的電平和數(shù)據(jù)是在時(shí)鐘的上升沿還是下降沿被采樣
其中，模式0（CPOL=0, CPHA=0）和模式3（CPOL=1, CPHA=1）較為常用
Linux SPI框架 Linux系統(tǒng)對SPI設(shè)備提供了良好的支持，其SPI驅(qū)動程序從邏輯上可以分為三個(gè)部分：SPI核心（SPI Core）、SPI控制器驅(qū)動（SPI Master Driver）和SPI設(shè)備驅(qū)動（SPI Device Driver）
1.SPI核心（SPI Core）： SPI Core是Linux內(nèi)核用來維護(hù)和管理SPI設(shè)備的核心部分
它提供操作接口函數(shù)，允許SPI主控制器、SPI驅(qū)動和SPI設(shè)備在初始化時(shí)在SPI Core中進(jìn)行注冊，并在退出時(shí)進(jìn)行注銷
2.SPI控制器驅(qū)動（SPI Master Driver）： SPI Master Driver針對不同類型的SPI控制器硬件，實(shí)現(xiàn)SPI總線的硬件訪問操作
它通過接口函數(shù)向SPI Core注冊一個(gè)控制器
3.SPI設(shè)備驅(qū)動（SPI Device Driver）： SPI Device Driver是對應(yīng)于SPI設(shè)備端的驅(qū)動程序，通過接口函數(shù)向SPI Core進(jìn)行注冊
它的作用是將SPI設(shè)備掛接到SPI總線上
EEPROM SPI驅(qū)動開發(fā) 在Linux系統(tǒng)下開發(fā)EEPROM SPI驅(qū)動，通常需要參考EEPROM的具體數(shù)據(jù)手冊，并基于Linux提供的SPI框架進(jìn)行開發(fā)
以下以AT25M02 EEPROM為例，詳細(xì)介紹驅(qū)動開發(fā)的步驟
AT25M02 EEPROM簡介 AT25M02是一款2Mbit（262,144 x 8）的SPI串行EEPROM，適用于許多低功率和低壓操作必不可少的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用
它支持SPI模式0（0,0）和模式3（1,1），具有5MHz的時(shí)鐘速率和256字節(jié)的頁模式，尋址方式為24位
驅(qū)動開發(fā)步驟 1.設(shè)備樹配置： 在Linux系統(tǒng)中，EEPROM通過設(shè)備樹（Device Tree）進(jìn)行配置
首先，在SPI節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)中添加EEPROM節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)EEPROM的數(shù)據(jù)手冊和驅(qū)動程序進(jìn)行配置
例如： dts &spi0{ is-decoded-cs=<0>; num-cs=<1>; status=okay; eeprom: eeprom-at25m02@0 { compatible=atmel,at25; spi-max-frequency=<5000000>; // 5MHz reg=<0>; // 在 drivers/misc/eeprom/at25.c 和 include/linux/spi/eeprom.h 中定義 at25,addr-mode=<4>; // address bits: 24 bit at25,page-size=<256>; // Page: 256 Byte at25,byte-len=<262144>; // 262144bytes (2-Mbit) }; }; 2.驅(qū)動程序開發(fā)： Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了EEPROM設(shè)備的通用驅(qū)動程序，位于`drivers/misc/eeprom`目錄下
對于SPI接口的EEPROM，重點(diǎn)關(guān)注`at25.c`文件
該文件定義了一些操作指令和參數(shù)，如寫使能、讀狀態(tài)寄存器、寫狀態(tài)寄存器、讀字節(jié)（s）和寫字節(jié)（s）/扇區(qū)等
驅(qū)動程序提供了以下接口函數(shù)： -`at25_bin_read()` -`at25_bin_write()` -`at25_ee_read()` -`at25_ee_write()` -`at25_mem_read()` -`at25_mem_write()` -`at25_np_to_chip()` -`at25_probe()` -`at25_remove()` 在`at25_driver`結(jié)構(gòu)體中的`driver`成員中增加`of_match_table`，該表定義了與設(shè)備樹中兼容的設(shè)備匹配信息
例如： c static const structof_device_id at25_of_match【】 ={ { .compatible = atmel,at25,}, {}, }; MODULE_DEVICE_TABLE(of, at25_of_match); static struct spi_driver at25_driver ={ .driver ={ .name = at25, .owner =THIS_MODULE, .of_match_table = at25_of_match, }, .probe = at25_probe, .remove = at25_remove, }; module_spi_driver(at25_driver); MODULE_DESCRIPTION(Driver for most SPI EEPROMs); MODULE_AUTHOR(David Brownell); MODULE_LICENSE(GPL); MODULE_ALIAS(spi:at25); 3
