linux user mode spi dev 설정 및 통신 example c code

Linux user mode에서 동작하는 spi 통신 예제다.


Kernel configuration
아래 그림과 같이 menuconfig에서 Device Drivers의 SPI support를 활성화하고, 프로세서에 맞는 controller를 선택하고, User mode SPI device driver support를 선택한다.

프로세스에 따라 별도의 핀 설정을 요구하는 경우도 있다. 아래의 그림은 A64에서의 spi 포트 설정 부분이다.

위의 설정 후 커널 빌드하여 업로드 하면 아래 그림과 같이 dev에서 spi 드라이버를 확인할 수 있다.

아래는 위 /dev/spidev0.0을 열어 spi를 통해 디바이스에 데이터를 쓰고 읽는 예제 c 소스다.

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

typedef struct _spi_tool_t
{
      int fd;
      uint8_t mode;
      uint8_t bits;
      uint32_t hz;
      struct spi_ioc_transfer xfer[2];

}spi_tool_t;

void spi_deinit(spi_tool_t *spi_tool)
{
      if (spi_tool)
      {
            if (spi_tool->fd > 0) close(spi_tool->fd);
            free(spi_tool);
      }

}

spi_tool_t *spi_init(char *dev, uint32_t hz)
{
      spi_tool_t *spi_tool = NULL;
      spi_tool = (spi_tool_t*)malloc(sizeof(spi_tool_t));

      if (!spi_tool) return NULL;


      spi_tool->hz = hz;

      spi_tool->xfer[0].tx_buf = 0;
      spi_tool->xfer[0].rx_buf = 0;
      spi_tool->xfer[0].len = 0; // Length of  command to write
      spi_tool->xfer[0].cs_change = 0;
      spi_tool->xfer[0].delay_usecs = 0,
      spi_tool->xfer[0].speed_hz = hz,
      spi_tool->xfer[0].bits_per_word = 8,

      spi_tool->xfer[1].rx_buf = 0;
      spi_tool->xfer[1].tx_buf = 0;
      spi_tool->xfer[1].len = 0; // Length of Data to read
      spi_tool->xfer[1].cs_change = 0;
      spi_tool->xfer[1].delay_usecs = 0;
      spi_tool->xfer[1].speed_hz = hz;
      spi_tool->xfer[1].bits_per_word = 8;


      if ((spi_tool->fd = open(dev, O_RDWR)) < 0)
      {
            spi_deinit(spi_tool);
            return NULL;
      }

      if (ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_RD_MODE, &spi_tool->mode) < 0)
      {
            spi_deinit(spi_tool);
            return NULL;
      }

      /*
      가능한 mode. spidev.h에 선언되어 있음.

      #define SPI_CPHA        0x01
      #define SPI_CPOL        0x02

      CPOL : Clock Polarity  // 0: high active 1: low active
      CPHA : Clock Phase   // 0: non active -> active로 갈 때 샘플링
                        // 1: active -> non active로 갈 때 샘플링

      #define SPI_MODE_0      (0|0) 
      #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
      #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
      #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)

      #define SPI_CS_HIGH     0x04
      #define SPI_LSB_FIRST   0x08
      #define SPI_3WIRE       0x10
      #define SPI_LOOP        0x20
      #define SPI_NO_CS       0x40
      #define SPI_READY       0x80
      */
      spi_tool->mode = SPI_MODE_0;
      if (ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_WR_MODE, &spi_tool->mode) < 0)
      {
            spi_deinit(spi_tool);
            return NULL;
      }


      if (ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &spi_tool->bits) < 0)
      {
            spi_deinit(spi_tool);
            return NULL;
      }

      if (spi_tool->bits != 8)
      {
            spi_tool->bits = 8;
            if (ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &spi_tool->bits) < 0)
            {
                  spi_deinit(spi_tool);
                  return NULL;
            }
      }

      if (ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &spi_tool->hz)<0)
      {
            spi_deinit(spi_tool);
            return NULL;
      }

      return spi_tool;
}

int spi_read(spi_tool_t *spi_tool, char *tx, int tx_len, char *rx, int rx_len)
{
      int status = 0;
      if (!spi_tool || !tx || !rx || spi_tool->fd <= 0)
            return 0;

      spi_tool->xfer[0].tx_buf = (unsigned long)tx;
      spi_tool->xfer[0].len = tx_len;

      spi_tool->xfer[1].rx_buf = (unsigned long)rx;
      spi_tool->xfer[1].len = rx_len;


      status = ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_MESSAGE(2), spi_tool->xfer);
      if (status < 0)
      {
            return 0;
      }

      return rx_len;
}

int spi_write(spi_tool_t *spi_tool, char *tx, int tx_len)
{
      int status = 0;
      if (!spi_tool || !tx || spi_tool->fd <= 0)
            return 0;

      spi_tool->xfer[0].tx_buf = (unsigned long)tx;
      spi_tool->xfer[0].len = tx_len;

      spi_tool->xfer[1].rx_buf = 0;
      spi_tool->xfer[1].len = 0;


      status = ioctl(spi_tool->fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &spi_tool->xfer[0]);
      if (status < 0)
      {
            return 0;
      }

      return tx_len;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
      spi_tool_t *spi_tool = NULL;
      char tx[16] = { 0, };
      char rx[16] = { 0, };

      spi_tool = spi_init("/dev/spidev0.0", 15000000); // 15 Mhz
      if (!spi_tool)
      {
            return 0;
      }

      // example : read chip id
      tx[0] = 0x02; // chip id register address
      tx[1] = 2; // chip id length. 2 bytes
      spi_read(spi_tool, tx, 2, rx, 2);

      // example : write to the register. reg address 0x03
      memset(tx, 0, sizeof(char) * 16);
      tx[0] = 0x03 | 0x80; // must | 0x80
      tx[1] = 2; // data length
      tx[2] = 0x1;
      tx[3] = 0x2;
      spi_write(spi_tool, tx, 4);

      spi_deinit(spi_tool);
     
      return 0;
}

*데이터를 읽고/쓰는 형식(tx,rx 데이터 형식)은 디바이스 마다 차이가 있으므로 디바이스의 datasheet를 잘 살펴보아야 한다.


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