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SPI驱动开发从FIFO模式到DMA传输性能调优

共计 30 章节
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01
SPI协议基础
SPI总线四线制（SCLK · MOSI · MISO
SPI协议基础
02
SPI控制器硬件架构
SPI控制器内部FIFO深度 · 移位寄存器 · 时钟分频器
SPI控制器硬件架构
03
Linux SPI子系统框架
SPI核心层 · 控制器驱动层 · 设备驱动层的分层架构与关键数据结构（…
LinuxSPI
04
SPI设备驱动注册流程
设备树节点解析 · spi_register_drive… · spi_alloc_master
SPI设备驱动注册流程
05
SPI消息与传输队列
spi_message · spi_transfer结构体详解 · 消息队列的提交与完成回调机制
SPI消息
06
FIFO模式原理
FIFO深度对传输性能的影响 · FIFO阈值设置 · FIFO空/满中断触发条件
FIFO模式原理
07
FIFO模式驱动实现
轮询方式读写FIFO寄存器 · 中断方式处理FIFO阈值 · FIFO溢出与欠载处理
FIFO模式驱动实现
08
FIFO模式性能瓶颈分析
CPU占用率高 · 中断频繁 · 单次传输字节数受限
FIFO模式性能瓶颈分析
09
DMA传输基础
DMA控制器工作原理 · DMA请求线 · DMA通道
DMA传输基础
10
SPI与DMA握手协议
SPI外设DMA请求信号（SPI_R… · DMA完成中断与SPI传输完成同步机…
SPIDMA
11
DMA传输描述符
链表描述符（LLI）结构 · 循环DMA模式 · 单次DMA传输配置流程
DMA传输描述符
12
Linux DMA引擎API
dmaengine_slave_co… · dmaengine_prep_sla… · dmaengine_submit
LinuxDMA
13
SPI DMA驱动实现
在spi_master中注册DMA通… · 配置DMA传输参数 · 处理DMA完成回调
SPIDMA
14
DMA传输性能优势
CPU卸载率 · 吞吐量提升 · 延迟降低
DMA传输性能优势
15
FIFO与DMA模式切换策略
根据传输长度动态选择模式 · 短包用FIFO · 长包用DMA的阈值设定
FIFODMA
16
性能调优工具
perf · ftrace · trace-cmd
性能调优工具perf
17
传输延迟分析
软件开销（中断上下文切换 · 内存拷贝）与硬件开销（DMA设置时间 · 总线仲裁）的分解
传输延迟分析软件开销
18
DMA缓冲区管理
DMA一致性映射（dma_alloc… · 流式映射（dma_map_sg） · Cache一致性维护
DMA缓冲区管理
19
零拷贝技术
避免用户态与内核态数据拷贝 · 使用vmap与sg_table实现直…
零拷贝技术避免用户态
20
中断优化
合并中断 · 使用线程化中断（request_th… · 减少中断频率
断优化合并
21
时钟频率调优
SPI时钟分频系数选择 · 最大时钟频率与信号完整性权衡 · 示波器验证眼图
时钟频率调优SPI
22
FIFO深度与DMA突发长度匹配
FIFO深度与DMA burst s… · 避免FIFO溢出
FIFODMA
23
多从设备片选管理
GPIO片选与硬件片选性能对比 · 片选切换延迟优化
多从设备片选管理GPIO
24
SPI双工与单工模式选择
全双工与半双工对DMA传输的影响 · TX-only/RX-only模式优…
SPI双工
25
电源管理对性能的影响
Runtime PM · 系统Suspend/Resume期间…
电源管理对性能的…Runtime
26
实际案例
SPI NOR Flash驱动从FI… · 吞吐量从5MB/s提升到30MB/s
实际案例SPI
27
实际案例
SPI LCD控制器驱动DMA传输 · 帧率从15fps提升到60fps的调…
实际案例SPI
28
性能基准测试方法
使用spidev+dd命令测试吞吐量 · 使用perf stat统计CPI与缓…
性能基准测试方法spidev+dd
29
常见问题与调试
DMA传输超时 · FIFO数据错位 · Cache一致性导致数据错误
常见问题调试
30
课程总结与进阶
SPI驱动性能调优checklist · RT-Linux下的SPI实时性优化 · SPI over PCIe等高级话题…
课程总结进阶