嵌入式Linux驱动笔记(十三)------spi设备之RFID-rc522驱动
你好！这里是风筝的博客，
欢迎和我一起交流。
上一节讲了spi框架：通俗易懂式分析了解spi框架
现在我们写一下spi的设备驱动程序， rc522是一款刷卡模块，类似于学校食堂的刷卡机。
以kernel4.8.17为例：
之前我们给mach-smdk2440.c文件添加了：
&s3c_device_spi0,
现在我要把rc522设备接在2440的spi1接口上，所以我们应该修改为：
&s3c_device_spi1,
然后我们看下spi-s3c24xx.c的Makefile，里面：
obj-$(CONFIG_SPI_S3C24XX) += spi-s3c24xx-hw.o
spi-s3c24xx-hw-y := spi-s3c24xx.o
所以我们在menuconfig里，选上：Device Drivers —>[*] SPI support —> < M> Samsung S3C24XX series SPI
之前是作为M模块的，现在 选上编进内核。
make uImage，启动内核之后，发现：
s3c2410-spi s3c2410-spi.1: No platform data supplied
s3c2410-spi: probe of s3c2410-spi.1 failed with error -2
发现，没有platform 信息，我们看下&s3c_device_spi1,发现里面确实没有platform 信息，所以我们需要自己添加进去，修改为：
#include /*by kite 2017.9.13*/
#include /*by kite 2017.9.13*/
#include /*by kite 2017.9.13*/
#include /*by kite 2017.9.13*/
#include /*by kite 2017.9.13*/
static void s3c24xx_spi_cs(struct s3c2410_spi_info *spi, int cs, int pol)/*by kite 2017.9.13*/
{
s3c_gpio_cfgpin(cs, S3C_GPIO_OUTPUT);
gpio_set_value(cs, pol);
}
static struct s3c2410_spi_info spi1_info={/*by kite 2017.9.13*/
.num_cs = 0xff ,/*最大片选数*/
.bus_num = 1,
.set_cs = s3c24xx_spi_cs,
};
struct platform_device s3c_device_spi1 = {
.name = "s3c2410-spi",
.id = 1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_spi1_resource),
.resource = s3c_spi1_resource,
.dev = {
.dma_mask = &samsung_device_dma_mask,
.coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32),
.platform_data = &spi1_info,/*by kite 2017.9.13*/
}
};
然后启动Kernel，发现：s3c2410-spi.1：No clock for device
定位错误代码在drivers/spi/spi-s3c24xx.c文件里的s3c24xx_spi_probe函数里：
hw->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "spi");
if (IS_ERR(hw->clk)) {
dev_err(&pdev->dev, "No clock for device\n");
err = PTR_ERR(hw->clk);
goto err_no_pdata;
}
其中devm_clk_get函数是对clk_get函数进行了封装：
struct clk *devm_clk_get(struct device *dev, const char *id)
{
struct clk **ptr, *clk;
ptr = devres_alloc(devm_clk_release, sizeof(*ptr), GFP_KERNEL);
if (!ptr)
return ERR_PTR(-ENOMEM);
clk = clk_get(dev, id);
if (!IS_ERR(clk)) {
*ptr = clk;
devres_add(dev, ptr);
} else {
devres_free(ptr);
}
return clk;
}
这里可以看下这篇文章：详解clock时钟(CCF)框架及clk_get函数
这里我们clk_get失败了，我们知道，clk_get函数是从一个时钟list链表中以字符id名称来查找一个时钟clk结构体并且返回的，所以我们时钟链表里还未添加spi时钟：
在drivers/clk/samsung/clk-s3c2410.c文件里：
struct samsung_clock_alias s3c2410_common_aliases[] __initdata = {
ALIAS(PCLK_I2C, "s3c2410-i2c.0", "i2c"),
ALIAS(PCLK_ADC, NULL, "adc"),
ALIAS(PCLK_RTC, NULL, "rtc"),
ALIAS(PCLK_PWM, NULL, "timers"),
ALIAS(HCLK_LCD, NULL, "lcd"),
ALIAS(HCLK_USBD, NULL, "usb-device"),
ALIAS(HCLK_USBH, NULL, "usb-host"),
ALIAS(UCLK, NULL, "usb-bus-host"),
ALIAS(UCLK, NULL, "usb-bus-gadget"),
ALIAS(ARMCLK, NULL, "armclk"),
ALIAS(UCLK, NULL, "uclk"),
ALIAS(HCLK, NULL, "hclk"),
ALIAS(MPLL, NULL, "mpll"),
ALIAS(FCLK, NULL, "fclk"),
ALIAS(PCLK, NULL, "watchdog"),
ALIAS(PCLK_SDI, NULL, "sdi"),
ALIAS(HCLK_NAND, NULL, "nand"),
ALIAS(PCLK_I2S, NULL, "iis"),
ALIAS(PCLK_I2C, NULL, "i2c"),
};
在数组最后一行添加：
ALIAS(PCLK_SPI, NULL, "spi"),/*add by kite*/
然后编译好内核，启动后还发现：
WARNING: CPU: 0 PID: 1 at drivers/clk/clk.c:652 clk_core_enable+0x98/0xa4
有个警告，我们需要在drivers/spi/spi-s3c24xx.c文件里的s3c24xx_spi_probe函数里，在：
hw->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "spi");
if (IS_ERR(hw->clk)) {
dev_err(&pdev->dev, "No clock for device\n");
err = PTR_ERR(hw->clk);
goto err_no_pdata;
}
后面加上两句：
if (clk_prepare_enable(hw->clk)) {
printk("spi: clock failed :\n");
}
因为：“名称中含有prepare、unprepare字符串的API是内核后来才加入的，过去只有clk_enable和clk_disable。只有clk_enable和clk_disable带来的问题是，有时候，某些硬件的enable/disable clk可能引起睡眠使得enable/disable不能在原子上下文进行。加上prepare后，把过去的clk_enable分解成不可在原子上下文调用的clk_prepare（该函数可能睡眠）和可以在原子上下文调用的clk_enable。而clk_prepare_enable则同时完成prepare和enable的工作，当然也只能在可能睡眠的上下文调用该API。”
这样，改好后编译，就能成功注册spi-master，顺利启动内核了！
因为还没弄好设备树，现在只好老老实实写platform_device设备了：
rc522_dev.c文件：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static struct spi_board_info spi_info_rc522[] = {
{
.modalias = "rc522", /* 对应的spi_driver名字也是"rc522" */
.max_speed_hz = 8000000, /* max spi clock (SCK) speed in HZ */
.bus_num = 1, /* 接在SPI CONTROLLER 1 */
.mode = SPI_MODE_0,
.chip_select = S3C2410_GPF(2), /* oled_cs, 它的含义由spi_master确定 */
},
};
static int spi_info_rc522_init(void)
{
spi_register_board_info(spi_info_rc522, ARRAY_SIZE(spi_info_rc522));
return 0;
}
static int spi_info_rc522_exit(void)
{
//spi_unregister_device();
return 0;
}
module_init(spi_info_rc522_init);
module_exit(spi_info_rc522_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kite");/*modinfo rc522.ko*/
MODULE_DESCRIPTION("A spi-rc522 Module for testing module ");
MODULE_VERSION("V1.0");
里面就是注册spi_board_info板级设备信息，不过这里编写好后我发现会出个问题：
rc522_dev: Unknown symbol spi_register_board_info (err 0)
insmod: can’t insert ‘rc522_dev.ko’: unknown symbol in module or invalid parameter
也就是spi_register_board_info 函数没有导出内核符号到公共内核符号表，详情可以看这篇blog：
加载内核模块-Unknown symbol错误分析
也可以查看System.map文件有没有这个函数，参考：System.map文件的作用
所以我们在drivers/spi/spi.c文件里找到spi_register_board_info函数实现的地方，在后面加上一句：EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_register_board_info);
重新编译即可。
然后继续看下platform_driver驱动：
rc522_drv.c文件：
编译好后又发现个问题，真是一波三折啊…
WARNING: CPU: 0 PID: 1037 at drivers/base/dd.c:347 driver_probe_device+0x114/0x318
同样是个警告，定位到drivers/base/dd.c文件里的really_probe里的一句：
WARN_ON(!list_empty(&dev->devres_head));
就是这里出了警告，WARN_ON是调用dump_stack，打印堆栈信息，只要list_empty返回0，也就是链表非空时，会warning打印堆栈。
我们看下s3c24xx_spi_probe函数有句：
hw->master->setup = s3c24xx_spi_setup;
s3c24xx_spi_setup函数里面有一句：
cs = devm_kzalloc(&spi->dev,
sizeof(struct s3c24xx_spi_devstate),
GFP_KERNEL);
devm_kzalloc函数里会加入 dev->devres_head的：
list_add_tail(&node->entry, &dev->devres_head);
所以这里，我们把devm_kzalloc修改为kzalloc即可：
/*cs = devm_kzalloc(&spi->dev,
sizeof(struct s3c24xx_spi_devstate),
GFP_KERNEL);*/
cs = kzalloc(sizeof(struct s3c24xx_spi_devstate), GFP_KERNEL); /*by kite 2017.9.16*/
这里说下devm_kzalloc和kzalloc： devm_kzalloc()函数 和kzalloc()函数一样都是内核内存分配函数，但是devm_kzalloc()是跟设备(device)有关的，当设备(device)被detached或者驱动(driver)卸载(unloaded)时，内存会被自动释放。另外，当内存不在使用时，可以使用函数devm_kfree()释放。
而kzalloc()则需要手动释放(使用kfree())，但如果工程师检查不仔细，则有可能造成内存泄漏。
所以这里我们最好还要有kfree函数，如果你不打算释放spi_master的话，不写也没事。
在s3c24xx_spi_probe函数里，
hw->master->setup = s3c24xx_spi_setup;
下面添加一句：
hw->master->cleanup = s3c24xx_spi_cleanup;
同时实现s3c24xx_spi_cleanup函数：
static void s3c24xx_spi_cleanup(struct spi_device *spi)/*by kite 2017.9.16*/
{
struct chip_data *chip = spi_get_ctldata(spi);
kfree(chip);
spi_set_ctldata(spi, NULL);
printk("spi_master has been rmmove ! \n");
}
接下来就是rc522_drv.c文件：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "rc522.h"
#include
#include
#include
#include
static volatile unsigned long *gpfcon;
static volatile unsigned long *gpfdat;//f1
#define SET_RC522RST *gpfdat |= (0x01<<(1));
#define CLR_RC522RST *gpfdat &= ~(0x01<<(1));
static struct spi_device *spi_dev;
/* 1. 确定主设备号 */
static int major;
static struct cdev rc522_cdev;
static struct class *cls;
u8 ReadRawRC(u8 Address )
{
unsigned char tx_buf[1];
unsigned char rx_buf[1];
tx_buf[0] = ((Address<<1)&0x7E)|0x80;//RC522 set
spi_write_then_read(spi_dev, tx_buf, 1, rx_buf, 1);
return rx_buf[0];
}
void WriteRawRC(u8 Address, u8 value)
{
u8 ucAddr[2];
ucAddr[0] = ((Address<<1)&0x7E);//RC522 set
ucAddr[1] = value;
spi_write(spi_dev, ucAddr, 2);
}
void ClearBitMask(u8 reg,u8 mask)
{
char tmp = 0x0;
tmp = ReadRawRC(reg);
WriteRawRC(reg, tmp & ~mask); // clear bit mask
}
void SetBitMask(u8 reg,u8 mask)
{
char tmp = 0x0;
tmp = ReadRawRC(reg);
WriteRawRC(reg,tmp | mask); // set bit mask
}
static int rc522_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
u8 i;u8 Re=0;
printk("this is open \n");
/*复位*/
SET_RC522RST;
ndelay(10);
CLR_RC522RST;
ndelay(10);
SET_RC522RST;
ndelay(10);
WriteRawRC(CommandReg,PCD_RESETPHASE);
WriteRawRC(CommandReg,PCD_RESETPHASE);
ndelay(10);
WriteRawRC(ModeReg,0x3D); //和Mifare卡通讯，CRC初始值0x6363
WriteRawRC(TReloadRegL,30);
WriteRawRC(TReloadRegH,0);
WriteRawRC(TModeReg,0x8D);
WriteRawRC(TPrescalerReg,0x3E);
WriteRawRC(TxAutoReg,0x40);//必须要
/*关闭天线*/
ClearBitMask(TxControlReg, 0x03);//
mdelay(2);
/*开启天线*/
i = ReadRawRC(TxControlReg);
if (!(i & 0x03))
{
SetBitMask(TxControlReg, 0x03);
}
/*设置RC632的工作方式 */
ClearBitMask(Status2Reg,0x08);
WriteRawRC(ModeReg,0x3D);//3F
WriteRawRC(RxSelReg,0x86);//84
WriteRawRC(RFCfgReg,0x7F); //4F
WriteRawRC(TReloadRegL,30);//tmoLength);// TReloadVal = 'h6a =tmoLength(dec)
WriteRawRC(TReloadRegH,0);
WriteRawRC(TModeReg,0x8D);
WriteRawRC(TPrescalerReg,0x3E);
ndelay(1000);
/*开启天线*/
i = ReadRawRC(TxControlReg);
if (!(i & 0x03))
{
SetBitMask(TxControlReg, 0x03);
}
return 0;
}
char PcdComMF522(u8 Command,
u8 *pIn ,
u8 InLenByte,
u8 *pOut ,
u8 *pOutLenBit)
{
char status = MI_ERR;
u8 irqEn = 0x00;
u8 waitFor = 0x00;
u8 lastBits;
u8 n;
u16 i;
switch (Command)
{
case PCD_AUTHENT:
irqEn = 0x12;
waitFor = 0x10;
break;
case PCD_TRANSCEIVE:
irqEn = 0x77;
waitFor = 0x30;
break;
default:
break;
}
WriteRawRC(ComIEnReg,irqEn|0x80);
ClearBitMask(ComIrqReg,0x80); //清所有中断位
WriteRawRC(CommandReg,PCD_IDLE);
SetBitMask(FIFOLevelReg,0x80); //清FIFO缓存
for (i=0; i MAXRLEN)
{ n = MAXRLEN; }
for (i=0; i rc522.h：
#ifndef __RC522_H
#define __RC522_H
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//MF522命令字
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define PCD_IDLE 0x00 //取消当前命令
#define PCD_AUTHENT 0x0E //验证密钥
#define PCD_RECEIVE 0x08 //接收数据
#define PCD_TRANSMIT 0x04 //发送数据
#define PCD_TRANSCEIVE 0x0C //发送并接收数据
#define PCD_RESETPHASE 0x0F //复位
#define PCD_CALCCRC 0x03 //CRC计算
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Mifare_One卡片命令字
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define PICC_REQIDL 0x26 //寻天线区内未进入休眠状态//读取完卡后还会再次读取
#define PICC_REQALL 0x52 //寻天线区内全部卡//读取完卡后会等待卡离开开线作用范围，直到再次进入
#define PICC_ANTICOLL1 0x93 //防冲撞
#define PICC_ANTICOLL2 0x95 //防冲撞
#define PICC_AUTHENT1A 0x60 //验证A密钥
#define PICC_AUTHENT1B 0x61 //验证B密钥
#define PICC_READ 0x30 //读块
#define PICC_WRITE 0xA0 //写块
#define PICC_DECREMENT 0xC0 //扣款
#define PICC_INCREMENT 0xC1 //充值
#define PICC_RESTORE 0xC2 //调块数据到缓冲区
#define PICC_TRANSFER 0xB0 //保存缓冲区中数据
#define PICC_HALT 0x50 //休眠
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//MF522 FIFO长度定义
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define DEF_FIFO_LENGTH 64 //FIFO size=64byte
#define MAXRLEN 18
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//MF522寄存器定义
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// PAGE 0
#define RFU00 0x00
#define CommandReg 0x01
#define ComIEnReg 0x02
#define DivlEnReg 0x03
#define ComIrqReg 0x04
#define DivIrqReg 0x05
#define ErrorReg 0x06
#define Status1Reg 0x07
#define Status2Reg 0x08
#define FIFODataReg 0x09
#define FIFOLevelReg 0x0A
#define WaterLevelReg 0x0B
#define ControlReg 0x0C
#define BitFramingReg 0x0D
#define CollReg 0x0E
#define RFU0F 0x0F
// PAGE 1
#define RFU10 0x10
#define ModeReg 0x11
#define TxModeReg 0x12
#define RxModeReg 0x13
#define TxControlReg 0x14
#define TxAutoReg 0x15
#define TxSelReg 0x16
#define RxSelReg 0x17
#define RxThresholdReg 0x18
#define DemodReg 0x19
#define RFU1A 0x1A
#define RFU1B 0x1B
#define MifareReg 0x1C
#define RFU1D 0x1D
#define RFU1E 0x1E
#define SerialSpeedReg 0x1F
// PAGE 2
#define RFU20 0x20
#define CRCResultRegM 0x21
#define CRCResultRegL 0x22
#define RFU23 0x23
#define ModWidthReg 0x24
#define RFU25 0x25
#define RFCfgReg 0x26
#define GsNReg 0x27
#define CWGsCfgReg 0x28
#define ModGsCfgReg 0x29
#define TModeReg 0x2A
#define TPrescalerReg 0x2B
#define TReloadRegH 0x2C
#define TReloadRegL 0x2D
#define TCounterValueRegH 0x2E
#define TCounterValueRegL 0x2F
// PAGE 3
#define RFU30 0x30
#define TestSel1Reg 0x31
#define TestSel2Reg 0x32
#define TestPinEnReg 0x33
#define TestPinValueReg 0x34
#define TestBusReg 0x35
#define AutoTestReg 0x36
#define VersionReg 0x37
#define AnalogTestReg 0x38
#define TestDAC1Reg 0x39
#define TestDAC2Reg 0x3A
#define TestADCReg 0x3B
#define RFU3C 0x3C
#define RFU3D 0x3D
#define RFU3E 0x3E
#define RFU3F 0x3F
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//和MF522通讯时返回的错误代码
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define MI_OK 0
#define MI_NOTAGERR (1)
#define MI_ERR (2)
#define SHAQU1 0X01
#define KUAI4 0X04
#define KUAI7 0X07
#define REGCARD 0xa1
#define CONSUME 0xa2
#define READCARD 0xa3
#define ADDMONEY 0xa4
#endif
这样，当我们cat rc522设备时，就会读出我们卡的id了
调试：
在Linux根目录下，找spidev_test.c文件，会发现在tools/spi目录下，
make编译即可得到可执行文件：spidev_test
放到板子上短接mosi和miso，就可以测试了。如图，
当然，别忘记了把spidev.c文件编进内核，以及在设备树里添加相应的节点，这样在dev下才会出现spidev的设备节点。
编译的时候发现直接make不好使，我就在spidev_test.c文件里修改：
注释两行：#include
#include
添加： #include “my_spidev.h”
my_spidev.h:
#ifndef SPIDE_H
#define SPIDE_H
#include
/* User space versions of kernel symbols for SPI clocking modes,
* matching
*/
#define SPI_CPHA 0x01
#define SPI_CPOL 0x02
#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
#define SPI_TX_DUAL 0x100
#define SPI_TX_QUAD 0x200
#define SPI_RX_DUAL 0x400
#define SPI_RX_QUAD 0x800
#define SPI_IOC_MAGIC 'k'
struct spi_ioc_transfer {
__u64 tx_buf;
__u64 rx_buf;
__u32 len;
__u32 speed_hz;
__u16 delay_usecs;
__u8 bits_per_word;
__u8 cs_change;
__u8 tx_nbits;
__u8 rx_nbits;
__u16 pad;
/* If the contents of 'struct spi_ioc_transfer' ever change
* incompatibly, then the ioctl number (currently 0) must change;
* ioctls with constant size fields get a bit more in the way of
* error checking than ones (like this) where that field varies.
*
* NOTE: struct layout is the same in 64bit and 32bit userspace.
*/
};
/* not all platforms use or _IOC_TYPECHECK() ... */
#define SPI_MSGSIZE(N) \
((((N)*(sizeof (struct spi_ioc_transfer))) < (1 << _IOC_SIZEBITS)) \
? ((N)*(sizeof (struct spi_ioc_transfer))) : 0)
#define SPI_IOC_MESSAGE(N) _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 0, char[SPI_MSGSIZE(N)])
/* Read / Write of SPI mode (SPI_MODE_0..SPI_MODE_3) (limited to 8 bits) */
#define SPI_IOC_RD_MODE _IOR(SPI_IOC_MAGIC, 1, __u8)
#define SPI_IOC_WR_MODE _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 1, __u8)
/* Read / Write SPI bit justification */
#define SPI_IOC_RD_LSB_FIRST _IOR(SPI_IOC_MAGIC, 2, __u8)
#define SPI_IOC_WR_LSB_FIRST _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 2, __u8)
/* Read / Write SPI device word length (1..N) */
#define SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD _IOR(SPI_IOC_MAGIC, 3, __u8)
#define SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 3, __u8)
/* Read / Write SPI device default max speed hz */
#define SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ _IOR(SPI_IOC_MAGIC, 4, __u32)
#define SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 4, __u32)
/* Read / Write of the SPI mode field */
#define SPI_IOC_RD_MODE32 _IOR(SPI_IOC_MAGIC, 5, __u32)
#define SPI_IOC_WR_MODE32 _IOW(SPI_IOC_MAGIC, 5, __u32)
#endif /* SPIDEV_H */