4. SPI设备树绑定：设备树中SPI节点的标准属性与解析流程

在嵌入式Linux系统中，设备树（Device Tree）是描述硬件拓扑结构的核心机制。对于SPI子系统而言，设备树节点不仅定义了SPI控制器的硬件资源（寄存器地址、中断号），还枚举了挂载在总线上的所有从设备及其配置参数。本章将深入解析SPI设备树绑定的标准属性、多从机拓扑示例以及内核解析流程。

4.1 SPI控制器节点与从设备节点的标准属性

一个完整的SPI设备树绑定包含两个层级：SPI控制器节点（即SPI主机适配器）和SPI从设备节点（即挂载在总线上的外设）。控制器节点通常由SoC厂商在.dtsi文件中定义，而从设备节点由板级工程师在.dts文件中添加。

4.1.1 SPI控制器节点核心属性

4.1.2 SPI从设备节点标准属性

4.2 多从机设备树示例

以下是一个完整的设备树片段，展示了一个SPI控制器挂载三个不同从设备的典型场景：一个CAN控制器（MCP2515）、一个ADC（ADS1256）和一个SPI Flash（W25Q128）。

/* SPI控制器节点定义 */
&ecspi1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = &pinctrl_ecspi1;
    status = "okay";
    cs-gpios = <&gpio5 9 GPIO_ACTIVE_LOW>,
               <&gpio5 10 GPIO_ACTIVE_LOW>,
               <&gpio5 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;

    /* 从设备0：MCP2515 CAN控制器 */
    can0: can@0 {
        compatible = "microchip,mcp2515";
        reg = <0>;                    /* 使用cs-gpios[0] */
        spi-max-frequency = <10000000>;
        clocks = <&clks IMX6QDL_CLK_CAN>;
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <2 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
        spi-cpol;
        spi-cpha;
        status = "okay";
    };

    /* 从设备1：ADS1256 ADC */
    adc1: adc@1 {
        compatible = "ti,ads1256";
        reg = <1>;                    /* 使用cs-gpios[1] */
        spi-max-frequency = <19200000>;
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <3 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
        vref-supply = <®_3v3>;
        status = "okay";
    };

    /* 从设备2：W25Q128 SPI Flash */
    flash2: flash@2 {
        compatible = "winbond,w25q128", "jedec,spi-nor";
        reg = <2>;                    /* 使用cs-gpios[2] */
        spi-max-frequency = <80000000>;
        m25p,fast-read;
        status = "okay";
    };
};

4.3 设备树解析流程

内核SPI子系统在启动过程中，按照以下流程解析设备树并创建SPI设备：

1. SPI控制器驱动注册：驱动通过module_platform_driver()注册，probe()函数被调用。
2. 读取控制器资源：使用platform_get_resource()获取寄存器地址、中断号等。
3. 解析cs-gpios：调用of_get_named_gpio_flags()解析GPIO片选列表，存储在spi_master的cs_gpios数组中。
4. 注册SPI控制器：调用spi_register_master()将控制器注册到SPI核心。
5. 扫描子节点：SPI核心遍历控制器设备树节点的所有子节点，对每个子节点调用of_register_spi_devices()。
6. 创建spi_device：解析子节点的reg、spi-max-frequency、模式标志等属性，填充spi_device结构体。
7. 绑定从设备驱动：根据compatible匹配驱动，调用驱动的probe()函数。

4.4 设备树属性与spi_device结构体的映射

设备树解析完成后，属性值被填充到内核的struct spi_device中。下表展示了关键映射关系：

4.5 实战：验证设备树解析结果

在系统启动后，可以通过以下方法验证设备树解析是否正确：

• 查看/sys/bus/spi/devices/：该目录下会列出所有已注册的SPI设备，格式为spiX.Y，其中X是控制器编号，Y是片选编号。
• 使用dtc反编译：dtc -I fs -O dts /proc/device-tree可以查看当前系统使用的设备树。
• 检查内核日志：dmesg | grep spi可以查看SPI子系统的解析和注册信息。

# 查看SPI设备列表
ls -l /sys/bus/spi/devices/
# 输出示例：
# spi0.0 -> ../../../devices/platform/ecspi1/spi_master/spi0/spi0.0
# spi0.1 -> ../../../devices/platform/ecspi1/spi_master/spi0/spi0.1
# spi0.2 -> ../../../devices/platform/ecspi1/spi_master/spi0/spi0.2

# 查看某个设备的属性
cat /sys/bus/spi/devices/spi0.0/of_node/spi-max-frequency
# 输出：10000000

4.6 本章小结