如何修复在 Linux 内核 SPI driver 中始终无法通过验证的 SPI driver

Question

我运行嵌入式 Linux (4.14.16) 使用 Yocto (Pyro) 构建。我运行在具有 i.MX6DL 且 SPI 连接到 FPGA（Xilinx Artix 7）的定制板上。我目前正在编写作为抽象层一部分的 class，因此这段代码位于 Linux driver 之上。它不是 Linux 设备 driver。 SPI 有效；我可以使用 shell 脚本对 FPGA 进行编程，如果将数据回显到 /dev/spi1.0（FPGA 将 SPI 输出到 header，我有一个分析器，则可以查看 SPI 流量连接到）。

问题是当我使用 driver 尝试读取 FPGA 中的寄存器时，它没有发送任何内容； SPI 传输不会发生。

我深入研究了 Linux 中的 spidev 和 spi drivers，我看到它在 drivers/spi/spi.c 中的 __spi_validate 调用失败了在 /* check transfer rx_nbits */ 评论下。是什么控制这些位？我们板上的所有内容都是每个时钟的单个数据位，我们没有 quad-spi.

这里是有问题的代码：

#include "os/drivers/buses/linuxos/spi_driver.h"

#include <fcntl.h>
#include <sstream>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/spi/spidev.h>
#include <sys/ioctl.h>

namespace os
{
namespace drivers
{
namespace buses
{
namespace linuxos
{
spi_driver::spi_driver(int bus_id, int cs_index, std::uint32_t speed_bps) :
    m_speed_bps(speed_bps)
{
    std::stringstream descriptor;
    descriptor << "/dev/spidev" << bus_id << '.' << cs_index;
    m_device_file_descriptor = descriptor.str();
}

bool spi_driver::transfer(const unsigned char *out_data, unsigned char *in_data, size_t size_in_bytes)
{
    int spi_file_handle = open(m_device_file_descriptor.c_str(), O_RDWR);
    bool success = (spi_file_handle >= 0);

    if (success)
    {
        printf("spidev opened\n");
        struct spi_ioc_transfer transfer_parameters;
        transfer_parameters.tx_buf = reinterpret_cast<unsigned long>(out_data);
        transfer_parameters.rx_buf = reinterpret_cast<unsigned long>(in_data);
        transfer_parameters.len = size_in_bytes;
        transfer_parameters.speed_hz = m_speed_bps;
        transfer_parameters.bits_per_word = 0;
        // transfer_parameters.cs_change = 0;
        // transfer_parameters.delay_usecs = 0;

        int ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_MESSAGE(1), &transfer_parameters);

        printf("spidev ioctl returned %d\n", ioctl_return);

        success = (ioctl_return > 0);

        printf("Received data: ");
        for (unsigned int i = 0; i < size_in_bytes; i++)
        {
            printf("%02x ", in_data[i]);
        }
        printf("\n");
    }

    close(spi_file_handle);

    return success;
}
}
}
}
}

我不确定它是否相关（SPI 似乎可以工作...）但这是设备树的 SPI 部分。

&ecspi2 {
    cs-gpios = <&gpio5 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi2 &pinctrl_ecspi2_cs>;
    status = "okay";

    simulator-fpga {
        compatible = "mi,simulator-fpga";
        spi-max-frequency = <8000000>;
        reg = <0>;
    };
};

mi,simulator-fpga 已添加到通用 spidev driver 的兼容字符串中，因为如果直接使用 spidev 会打印错误, 但它是通用的 spidev 设备。

我确实尝试过只使用 Linux 读写函数，它起作用了（我在 SPI 分析器上看到了流量），但我需要全双工传输，这无法通过该方法完成。

编辑：如果有人想知道这些 printf 语句打印出什么，下面是我从中得到的：

spidev opened
spidev ioctl returned -1
Received data: 00 00 00 00 00 00 00 00

接收到的数据是要发送的所需消息的正确长度。我不确定为什么 return 值会得到 -1，内核中 spi.c 中抛出的错误是 -22（EINVAL/Invalid 参数），如上所述。

Answer 1

所以我不确定为什么需要这样做，但这个版本的驱动程序似乎可以工作。我添加了 this example. 中的所有额外 ioctl 虽然我的 FPGA 仍然不喜欢输出（即使它在 3.14 上运行良好），但它在逻辑分析器和协议分析器上看起来是正确的。

#include "os/drivers/buses/linuxos/spi_driver.h"

#include <fcntl.h>
#include <sstream>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/spi/spidev.h>
#include <sys/ioctl.h>

namespace os
{
namespace drivers
{
namespace buses
{
namespace linuxos
{
spi_driver::spi_driver(int bus_id, int cs_index, std::uint32_t speed_bps) :
    m_speed_bps(speed_bps)
{
    std::stringstream descriptor;
    descriptor << "/dev/spidev" << bus_id << '.' << cs_index;
    m_device_file_descriptor = descriptor.str();
}

bool spi_driver::transfer(const unsigned char *out_data, unsigned char *in_data, size_t size_in_bytes)
{
    int spi_file_handle = open(m_device_file_descriptor.c_str(), O_RDWR);
    bool success = (spi_file_handle >= 0);

    const std::uint8_t mode = 3;
    const std::uint8_t bits = 8;
    int ioctl_return = 0;

    if (success)
    {
        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_RD_MODE, &mode);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &m_speed_bps);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &m_speed_bps);
        if (ioctl_return != 0)
            success = false;
    }

    if (success)
    {
        struct spi_ioc_transfer tr;
        tr.tx_buf = reinterpret_cast<unsigned long>(out_data);
        tr.rx_buf = reinterpret_cast<unsigned long>(in_data);
        tr.len = size_in_bytes;
        tr.delay_usecs = 0;
        tr.speed_hz = 0;
        tr.bits_per_word = 0;

        ioctl_return = ioctl(spi_file_handle, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);
        success = (ioctl_return != 1);
    }

    close(spi_file_handle);

    return success;
}
}
}
}
}

如何修复在 Linux 内核 SPI driver 中始终无法通过验证的 SPI driver

How to fix an SPI driver that always fails validation in the Linux kernel SPI driver

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