4. SPI 设备树绑定规范

在车载嵌入式 Linux 系统中，SPI 控制器的硬件拓扑、时序参数、片选映射以及从设备属性，全部通过设备树（Device Tree）进行静态描述。设备树绑定规范定义了 SPI 控制器节点（spi-controller）和 SPI 从设备子节点（spi-device）的标准属性，是驱动正确匹配与运行时配置的基础。

4.1 SPI 控制器节点（spi-controller）属性定义

SPI 控制器节点通常位于 SoC 的 AHB/APB 总线节点下，其 compatible 属性匹配具体 SPI 主机驱动。除标准总线属性外，SPI 控制器节点必须声明 #address-cells 和 #size-cells，并标识自身为 SPI 总线控制器。

4.2 SPI 从设备子节点（spi-device）属性定义

每个 SPI 从设备在控制器节点下以一个子节点表示，通过 reg 属性指定片选编号。时序参数通过 spi-max-frequency、spi-cpha、spi-cpol 等标准属性配置。

4.3 SPI 时序模式（CPOL / CPHA）详解

SPI 总线有 4 种标准时序模式，由 spi-cpol 和 spi-cpha 两个布尔属性共同决定。车载传感器（如角度传感器、压力传感器）通常使用 Mode 0 或 Mode 3，因为这两种模式在时钟边沿采样时具有更好的噪声容限。

4.4 完整设备树节点示例

以下是一个车载域控制器中 SPI 控制器连接两个从设备的完整设备树片段。第一个从设备是 CAN 控制器（MCP2515），第二个是角度传感器（AS5048A）。

/* SPI 控制器节点 */
&ecspi1 {
    compatible = "fsl,imx6q-ecspi";
    reg = <0x02008000 0x4000>;
    interrupts = <0 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&clks IMX6Q_CLK_ECSPI1>,
             <&clks IMX6Q_CLK_ECSPI1>;
    clock-names = "ipg", "per";
    dmas = <&sdma 3 7 1>, <&sdma 4 7 2>;
    dma-names = "rx", "tx";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    cs-gpios = <&gpio4 11 GPIO_ACTIVE_LOW>,
               <&gpio4 12 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    status = "okay";

    /* SPI 从设备 0：MCP2515 CAN 控制器 */
    can0: can@0 {
        compatible = "microchip,mcp2515";
        reg = <0>;                     /* 片选 0 */
        spi-max-frequency = <10000000>; /* 10 MHz */
        spi-cpol;                       /* CPOL=1 */
        spi-cpha;                       /* CPHA=1 → Mode 3 */
        clocks = <&clks IMX6Q_CLK_CAN>;
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <2 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
        vdd-supply = <®_3v3>;
        xceiver-supply = <®_5v0>;
    };

    /* SPI 从设备 1：AS5048A 角度传感器 */
    angle_sensor: angle@1 {
        compatible = "ams,as5048a";
        reg = <1>;                     /* 片选 1 */
        spi-max-frequency = <5000000>;  /* 5 MHz */
        /* 不声明 spi-cpol/spi-cpha，默认 Mode 0 */
        spi-cs-high;                    /* 片选高电平有效 */
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <3 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;
    };
};

4.5 属性继承与覆盖规则

SPI 设备树属性遵循“子节点覆盖父节点”的继承规则。控制器节点可以定义默认时序参数，子节点通过显式声明覆盖默认值。驱动在解析时，优先读取子节点属性，若未定义则回退到控制器默认配置。

• 控制器默认属性： 部分 SPI 主机驱动支持在控制器节点中定义 spi-cpol、spi-cpha 等属性作为总线默认值。
• 子节点显式覆盖： 从设备子节点中声明的时序属性优先级最高，驱动会将其写入 SPI 控制器的模式寄存器。
• 运行时动态调整： 内核 SPI 子系统允许在 spi_transfer 中临时修改 speed_hz、bits_per_word 等参数，但设备树中的静态配置是驱动 probe 时的初始值。

4.6 车载工程中的属性配置检查清单

在车载项目评审中，SPI 设备树配置是硬件-软件联调的常见问题点。以下检查清单可用于代码审查和硬件验证：

1. 片选编号一致性： 子节点 reg 值必须与 cs-gpios 列表索引对应，且不能超过 num-cs 定义的数量。
2. 频率降额设计： spi-max-frequency 建议设置为器件额定频率的 80%，预留 PCB 走线损耗裕量。
3. 时序模式匹配： 从设备数据手册中确认 CPOL/CPHA 要求，与控制器支持的 SPI 模式交叉验证。
4. 中断与 DMA 协同： 高速 SPI 从设备（如 10MHz 以上）建议配置 dmas 属性，避免 CPU 轮询导致实时性下降。
5. 电源域检查： 确保 vdd-supply 等电源属性指向正确的 regulator 节点，防止 SPI 通信时电源未使能。