LDD_Part 3-2. SPI 디바이스 드라이버

SPI드라이버는 이번 프로젝트에서 RF통신시에 사용할 디바이스 드라이버 이다.

SPI디바이스 드라이버를 알기위해서 맨처음에는 어떻게 해야 할지 감을 잡지 못했다.
Part1,2 에서 설명한 디바이스 드라이버에 대한 공부 내용으로 조금씩 감을 잡아가던중..
아래의 사이트에서 SPI디바이스 드라이버를 사용할 수 있는 해결책을 주었다.

우선 우리가 SPI디바이스 드라이버를 사용할때는 빈트인 시킨 후에 사용 할 것이다.
빌트인이라 한다면 커널이미지 안에 디바이스 드라이버를 박아 놓겠다는 것!!!
그러므로 우리는 다시 kernel 이미지를 " make " 해야 한다...

지금 우리는 kernel 이미지를 만들때 config_mini2440_x35    configuration 파일을 .config 파일로 Copy시킨후에 
# make 명령으로 zImage 를 만들어서 사용했다.

이때 이 zImage에는 SPI device driver가 포함되어 있지 않다.
그렇기 때문에 # make menuconfig 명령을 실행시킨후에 spi 디바이스 드라이버를 커널이미지에 포함 시켜야 한다.

그리고 그 추가된 디바이스 드라이버의 장치 파일 ( /dev/<장치명> ) 이 생성되게 해야 한다.

위의 작업의 경과물은 첨부 파일 ( zImage_x35_spi ) 이다.

zImage_x35_spi

직접 만들고 싶다면 아래의 더보기를 눌러서 참조하면서 만들어 보기 바랍니다.

우선 시작위치는 우리가 만질 커널 소스의 최상의 디렉토리이다.

# make menuconfig 명령을 실행시키면 나오는 메뉴창에서 " / " 를 치면 검색창이 뜬다.
그 검색창을 이용해서 다음사항들을 찾아서 선택해줘야 한다.

(( 검색했을때 spi 같은 경우에는 많은 값들이 나온다.
당황하지 말고 "Symbol : "에 적힌 값이 "SPI" 인 녀석만 신경 쓰면 된다.
그리고 많은 글이 적혀 있는데... 복잡하다 생각 하지 말자!
"Prompt : " 에 적힌 녀석을 "y"로 체크해줘야 한다. <SPI의 경우 Prompt : SPI support 이다.>
이 Prompt를 찾을 위치는 " Location " 에 명시된 위치에 있다. ))

¤ gpio_sysfs
¤ spi
¤ spi_master
¤ spidev
¤ spi_s3c24xx

이렇게 menuconfig를 마친후 
#make 명령으로 zImage파일을 만들면 우리가 원하는 커널이미지가 만들어진다.

( 커널이미지가 생성되는 위치 : arch/arm/boot/zImage )

그러나 지금 까지의 작업은 디바이스 드라이버만 빌트인 시켰을 뿐. 우리가 만든 Application이 접근해서 사용할 장치 파일은 만들어 지지 않는다.

장치파일이 추가되게 하기위해서 보드초기화 함수가 있는 linux/arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c 파일을 첨부해 놓은 mach-mini2440.c 파일로 덮어씌우자!!!

mach-mini2440.c

덮어씌우기 전에 두 소스 코드를 비교해 보는것은 매우 현명하다고 생각 된다..

직접 비교하기 싫다면 바뀐 점은 아래에 정리해 두었다.

[#M_더보기_<mach-mini2440.c 비교>|접기_<mach-mini2440.c 비교>|

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

#include <mach/fb.h>

+ /* add for spi */

+ #include <mach/spi.h>

#include <plat/regs-serial.h>

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

}

};

+ /* SPI driver info */

+ static struct spi_board_info __initdata mini2440_spi_board_info[] = {

+  //SPI Port 0

+  {

+  .modalias = "spidev",

+  .max_speed_hz = 48000000, //48 Mbps

+  .bus_num = 0,

+  .chip_select = 0,

+  .mode = SPI_MODE_1,

+  },

}; 

+ 

+ static void mini2440_spi0_cs(struct s3c2440_spi_info *spi, int cs, int pol)

+ {

+  s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG(2), pol);

+ }

+ 

+ static struct s3c2410_spi_info mini2440_spi0_platdata = {

+  .num_cs = 1,

+  .bus_num = 0,

+  .set_cs = mini2440_spi0_cs,

+ }; 

/* LCD driver info */

#if defined(CONFIG_FB_S3C2410_N240320)

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

&s3c_device_wdt,

&s3c_device_i2c0,

+ &s3c_device_spi0, /* added for spi */

&s3c_device_iis,

&mini2440_device_eth,
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 

static void __init mini2440_machine_init(void)

{

#if defined (LCD_WIDTH)

s3c24xx_fb_set_platdata(&mini2440_fb_info);

#endif

s3c_i2c0_set_platdata(NULL);

+  /* setup SPI0 pins */

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(11), S3C2410_GPE11_SPIMISO0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(12), S3C2410_GPE12_SPIMOSI0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(13), S3C2410_GPE13_SPICLK0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(2), S3C2410_GPIO_OUTPUT);

+       s3c_device_spi0.dev.platform_data = &mini2440_spi0_platdata;

+       spi_register_board_info(mini2440_spi_board_info,

+               ARRAY_SIZE(mini2440_spi_board_info));

+       printk(KERN_ERR "Setup SPI0\n");
 

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPC(0), S3C2410_GPC0_LEND);

s3c_device_nand.dev.platform_data = &friendly_arm_nand_info;

s3c_device_sdi.dev.platform_data = &mini2440_mmc_cfg;

platform_add_devices(mini2440_devices, ARRAY_SIZE(mini2440_devices));

s3c_pm_init();

}
 
 

<<추가된 소스코드 설명>>

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(11), S3C2410_GPE11_SPIMISO0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(12), S3C2410_GPE12_SPIMOSI0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(13), S3C2410_GPE13_SPICLK0);

+       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(2), S3C2410_GPIO_OUTPUT);

이 것을 보니 GPE11,GPE12,GPE13,GPG2  이렇게 4개의 핀을
MISO, MOSI, SPICLK, OUTPUT 으로 설정해 놓았다. 

 

machine_init하는 함수 ( static void __init mini2440_machine_init(void) { } ) 안에서

spi_register_board_info(mini2440_spi_board_info, ARRAY_SIZE(mini2440_spi_board_info)); 를 호출한다.
 
이 register 함수에 의해서 등록한다.

그리고 여기서 인자로 쓰인 mini2440_spi_board_info 구조체는 

static struct spi_board_info __initdata mini2440_spi_board_info[] = {
//SPI Port 0

{

.modalias = "spidev",

.max_speed_hz = 48000000, //48 Mbps

.bus_num = 0,

.chip_select = 0,

.mode = SPI_MODE_1,

},

};

 

이렇게 선언되어 있다.

 

spi_board_info 구조체의 modalias 필드는 드라이버의 이름을 저장하고 있다. ("spidev"는 spidev_spi_driver.driver.name과 일치한다)

spi 장치의 경우 드라이버 바인딩은 먼저 spi_match_device() 함수에서 드라이버를 찾게되는데 (ID matching),

여기서 드라이버의 이름과 modalias를 비교하는 것을 볼 수 있다.

이 후 (이름을 통해 찾아낸) spidev 드라이버에서 probe 과정을 수행하게되며 spidev_probe() 함수에서 device_create() 함수가 호출되어 uevent가 발생될 것 이다. uevent가 발생되면 udev가 이를 감지하고 장치의 속성을 파악하고 장치파일 생성을 관리해 줄 것이다.

 
바꿔준 파일을 바꿔준 다음에 우린 다시
# make 명령으로  zImage 를 만들자!!

지금 만들어진 zImage가 우리가 필요로 하던 그 커널이미지 이다.
 
좀더 커널이미지가 어떤녀석인지 이름만으로 알기 쉽게하기위해 이름을 바꿔놓자.

# cd arch/arm/boot/
# cp zImage zImage_x35_spi 

_M#]

zImage_x35_spi 파일을 보드에 올리고 어떤 결과가 생겼는지 확인해 보자!!!

minicom 으로 보드의 파일시스템을 훑어 볼 것이다.

지금까지 작업으로는 user space를 위해서 나오는 결과물은 "장치 파일" 이 생겨야 한다는 것이다.

# ls /dev/spi* 을 입력해보면.

/dev/spidev0.0 이라는 장치파일이 생겼음을 볼 수 있다.!!

우리는 이 장치파일에 접근해서 spi를 사용 할 수 있게 된 것이다.

이제 남은 것은 App를 짜는것....

하얀 백지위에 처음부터 App를 짜려면 너무나 난감할 것이다.

그러나 다행이도 커널소스 안에 /Documentation/spi/spidev_test.c 파일이 spi를 사용하기위한 기본적인 App이다.

spidev_test.c 파일을 열어보면 사용하는 device 가 "/dev/spidev1.1" 로 돼있다.
우리는 spidev0.0 의 이름으로 장치파일을 생성했기 때문에 spidev_test.c 파일안에서 device 명을 바꿔주자.

( "/dev/spidev1.1" -> "/dev/spidev0.0" 으로 변경!!)

위와 같이 바꿔준 다음에 크로스컴파일러를 이용해 컴파일한다.

# arm-linux-gcc -o spidev_test spidev_test.c

/*

 * SPI testing utility (using spidev driver)

 *

 * Copyright (c) 2007  MontaVista Software, Inc.

 * Copyright (c) 2007  Anton Vorontsov <avorontsov@ru.mvista.com>

 *

 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify

 * it under the terms of the GNU General Public License as published by

 * the Free Software Foundation; either version 2 of the License.

 *

 * Cross-compile with cross-gcc -I/path/to/cross-kernel/include

 */

#include <stdint.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <getopt.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <linux/types.h>

#include <linux/spi/spidev.h>

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0]))

static void pabort(const char *s)

{

perror(s);

abort();

}

static const char *device = "/dev/spidev0.0";

static uint8_t mode;

static uint8_t bits = 8;

static uint32_t speed = 500000;

static uint16_t delay;

static void transfer(int fd)

{

int ret;

uint8_t tx[] = {

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95,

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xBA, 0xAD,

0xF0, 0x0D,

};

uint8_t rx[ARRAY_SIZE(tx)] = {0, };

struct spi_ioc_transfer tr = {

.tx_buf = (unsigned long)tx,

.rx_buf = (unsigned long)rx,

.len = ARRAY_SIZE(tx),

.delay_usecs = delay,

.speed_hz = speed,

.bits_per_word = bits,

};

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);

if (ret == 1)

pabort("can't send spi message");

for (ret = 0; ret < ARRAY_SIZE(tx); ret++) {

if (!(ret % 6))

puts("");

printf("%.2X ", rx[ret]);

}

puts("");

}

static void print_usage(const char *prog)

{

printf("Usage: %s [-DsbdlHOLC3]\n", prog);

puts("  -D --device   device to use (default /dev/spidev1.1)\n"

    "  -s --speed    max speed (Hz)\n"

    "  -d --delay    delay (usec)\n"

    "  -b --bpw      bits per word \n"

    "  -l --loop     loopback\n"

    "  -H --cpha     clock phase\n"

    "  -O --cpol     clock polarity\n"

    "  -L --lsb      least significant bit first\n"

    "  -C --cs-high  chip select active high\n"

    "  -3 --3wire    SI/SO signals shared\n");

exit(1);

}

static void parse_opts(int argc, char *argv[])

{

while (1) {

static const struct option lopts[] = {

{ "device",  1, 0, 'D' },

{ "speed",   1, 0, 's' },

{ "delay",   1, 0, 'd' },

{ "bpw",     1, 0, 'b' },

{ "loop",    0, 0, 'l' },

{ "cpha",    0, 0, 'H' },

{ "cpol",    0, 0, 'O' },

{ "lsb",     0, 0, 'L' },

{ "cs-high", 0, 0, 'C' },

{ "3wire",   0, 0, '3' },

{ "no-cs",   0, 0, 'N' },

{ "ready",   0, 0, 'R' },

{ NULL, 0, 0, 0 },

};

int c;

c = getopt_long(argc, argv, "D:s:d:b:lHOLC3NR", lopts, NULL);

if (c == -1)

break;

switch (c) {

case 'D':

device = optarg;

break;

case 's':

speed = atoi(optarg);

break;

case 'd':

delay = atoi(optarg);

break;

case 'b':

bits = atoi(optarg);

break;

case 'l':

mode |= SPI_LOOP;

break;

case 'H':

mode |= SPI_CPHA;

break;

case 'O':

mode |= SPI_CPOL;

break;

case 'L':

mode |= SPI_LSB_FIRST;

break;

case 'C':

mode |= SPI_CS_HIGH;

break;

case '3':

mode |= SPI_3WIRE;

break;

case 'N':

mode |= SPI_NO_CS;

break;

case 'R':

mode |= SPI_READY;

break;

default:

print_usage(argv[0]);

break;

}

}

}

int main(int argc, char *argv[])

{

int ret = 0;

int fd;

parse_opts(argc, argv);

fd = open(device, O_RDWR);

if (fd < 0)

pabort("can't open device");

/*

* spi mode

*/

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);

if (ret == -1)

pabort("can't set spi mode");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode);

if (ret == -1)

pabort("can't get spi mode");

/*

* bits per word

*/

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);

if (ret == -1)

pabort("can't set bits per word");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);

if (ret == -1)

pabort("can't get bits per word");

/*

* max speed hz

*/

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);

if (ret == -1)

pabort("can't set max speed hz");

ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);

if (ret == -1)

pabort("can't get max speed hz");

printf("spi mode: %d\n", mode);

printf("bits per word: %d\n", bits);

printf("max speed: %d Hz (%d KHz)\n", speed, speed/1000);

transfer(fd);

close(fd);

return ret;

}

그 결과물인 spidev_test 를 보드에서 실행시켜보자!!(minicom이용함.)

< 우리가 쓰는 GPIO핀 >

gpio 25번핀   -   GPE11   -   MISO
gpio 26번핀   -   GPE12   -   MOSI gpio 27번핀   -   GPE13   -   SPICLK gpio 28번핀   -   GPG2    -   OUTPUT

이렇게 핀을 사용하는데 MISO는 Master In Slave Out, MOSI는 Master Out Slave In 의 의미를 가진다.

우리가 사용하는 spidev_test Applicatioin 은 MISO로 데이터를 보내서 MOSI로 그 데이터를 받게 되어있다.

gpio 25번 핀 과 gpio 26번 핀을 붙였을때 spidev_test를 실행시키면 

0F, FF, FF, FF, FF, FF,

40, 00, 00, 00, 00, 95, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, DE, AD, BE, EF, BA, AD, F0, 0D, 이와 같이 보낸 대로 잘 들어로는 결과를 볼 수 있고,

spio 25번 핀과 gpio 26번 핀을 떼어 놨을때 spidev_test를 실행시키면 

FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, FF, 

FF, FF, FF, FF, FF, FF,

FF, FF, FF, FF, FF, FF,

FF, FF 보낸 데이터와 상관없이 데이터가 들어오는 것을 볼 수 있다.

((만약 빌트인 방식을 쓰고 싶지 않고 모듈로 만들고 싶다는 생각을 할 수도 있다. 이는 굳이 꼭 써야하는 상황이 생길때가 아니라면 권하지 않는다. 그래도 꼭 쓰려고 한다면 udev/mdev나 module-init-tools 등의 프로그램이 필요할텐데 아마 busybox에 다 포함되어 있을 것 이라고 김남형강사님께 코멘트 받았었다.))