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2025-09-30
深入剖析Linux内核与设备驱动：SPI总线驱动需求
【摘要】：SPI是一种高速、全双工、同步总线。这样就允许单个SPI总线上连接多个SPI从设备。对于SPI总线从设备并没有固化的地址，而是通过CS信号区分不同的设备。另外因为SPI总线频率最高可以达到70MHz，所以需要较大吞吐量的操作方案进行数据传输，通常使用DMA进行操作。总体上来说，系统对于SPI总线驱动的需求就是要能实现总线的各种功能，并且满足类似于I2C总线的各种无关性需求。图7-5SPI总线数据传输信号规范
串行外围设备接口（Serial Peripheral Interface，SPI）是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要用于处理器与EEPROM、FLASH、WLAN等设备的连接。SPI是一种高速、全双工、同步总线。连接方面共需要四根线，有线数少、为PCB的布局上节省空间的优点。SPI速率通常介于1～70MHz之间，字长范围可以设置从4～32bits。
SPI以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或多个从设备，有4个信号，分别是MOSI、MISO、SCLK和CS信号，下面分别介绍：
●MOSI（Master Out Slave In）：主器件数据输出，从器件数据输入。
●MISO（Master In Slave Out）：主器件数据输入，从器件数据输出。
●SCLK：时钟信号，由主器件产生。
●CS：从器件使能信号，由主器件控制。
其中CS控制从设备是否被选中，只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对应从设备的操作才有效。这样就允许单个SPI总线上连接多个SPI从设备。需要注意的是，单总线连接多个从设备时需要多个CS信号源，具体可以使用GPIO来代替控制器的CS信号（如果控制器信号不足）。对于SPI总线从设备并没有固化的地址，而是通过CS信号区分不同的设备。(https://www.chuimin.cn)
SPI总线数据传输信号规范如图7-5所示。图7-5引自《DM 3730芯片手册》中第2992页框图。
从图7-5可见，信号的极性、相位等性质是可以配置的，而对于传输的主从双方也是可以同时进行数据传输的，这些功能都是必需的。另外因为SPI总线频率最高可以达到70MHz，所以需要较大吞吐量的操作方案进行数据传输，通常使用DMA进行操作。
总体上来说，系统对于SPI总线驱动的需求就是要能实现总线的各种功能，并且满足类似于I2C总线的各种无关性需求。
图7-5 SPI总线数据传输信号规范
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