spi 收发流程

news/2024/5/18 15:57:53

patch日期

收发流程的重大修改，来源于2012年的如下补丁

内核提交收发流程的patch

spi: create a message queueing infrastructure - kernel/git/stable/linux.git - Linux kernel stable tree

源代码路径及功能

源码作用
\drivers\spi\spi.cspi 通用接口，包括发送，队列管理等。核心文件
\drivers\mtd\devices\m25p80.c具体flash驱动，由此驱动进行SPI协议的组装，并通过spi.c的接口将数据下发
  drivers\spi\spidev.c     
 		通用spi设备驱动，即直接将用户发送的数据通过spi.c中的接口发送。具体发送的命令字构成由用户填写。
\drivers\spi\spi-dw.c具体控制器的驱动，实现对控制器硬件的访问控制

kthread_queue_work

 kthread_worker 和 kthread_work

    

  两者关系：kworker  类似任务容器；而kwork是具体的任务。

 kthread_worker 的初始化

        

代码来源： spi_init_queue（spi.c）

kthread_init_worker(&ctlr->kworker);ctlr->kworker_task = kthread_run(kthread_worker_fn, &ctlr->kworker,"%s", dev_name(&ctlr->dev));

 可以看出worker本质上即为一个内核线程，线程采用的参数为kworker这个结构体，即容器。那就可以猜测，这个线程worker_fn的功能，就是检测kworker这个容器中是否由work，如果有，则进行处理。

问题： 这个线程的调度策略及优先级是怎么样的？

kthread_worker 的优先级

代码来源： spi_init_queue（spi.c）

struct sched_param param = { .sched_priority = MAX_RT_PRIO - 1 };/** Controller config will indicate if this controller should run the* message pump with high (realtime) priority to reduce the transfer* latency on the bus by minimising the delay between a transfer* request and the scheduling of the message pump thread. Without this* setting the message pump thread will remain at default priority.*/if (ctlr->rt) {dev_info(&ctlr->dev,"will run message pump with realtime priority\n");sched_setscheduler(ctlr->kworker_task, SCHED_FIFO, &param);}

这里设置的调度策略为FIFO。

kthread_work的初始化

代码来源： spi_init_queue（spi.c）

	kthread_init_work(&ctlr->pump_messages, spi_pump_messages);

  

struct kthread_worker		kworker;struct task_struct		*kworker_task;struct kthread_work		pump_messages;

即将 work的功能函数设置为 spi_pump_messages.

kthread_work的执行

kthread_queue_work(&ctlr->kworker, &ctlr->pump_messages);
if (!worker->current_work && likely(worker->task))wake_up_process(worker->task)

 将work加入到 worker中，并唤醒worker这个线程。当worker为空，即没有work要处理时，则worker休眠。

总体上讲，从字面意思，worker是干活的人，work是活，有活就唤醒干活的人，没活干活的人就休息。

消息队列

    

  

发送流程

  数据的传输载体

 struct spi_message 与 struct spi_transfer

fmsh\include\linux\spi\spi.h

 核心数据结构，用于表示一次数据的传输


/*** struct spi_message - one multi-segment SPI transaction* @transfers: list of transfer segments in this transaction* @spi: SPI device to which the transaction is queued* @is_dma_mapped: if true, the caller provided both dma and cpu virtual*	addresses for each transfer buffer* @complete: called to report transaction completions* @context: the argument to complete() when it's called* @frame_length: the total number of bytes in the message* @actual_length: the total number of bytes that were transferred in all*	successful segments* @status: zero for success, else negative errno* @queue: for use by whichever driver currently owns the message* @state: for use by whichever driver currently owns the message* @resources: for resource management when the spi message is processed** A @spi_message is used to execute an atomic sequence of data transfers,* each represented by a struct spi_transfer.  The sequence is "atomic"* in the sense that no other spi_message may use that SPI bus until that* sequence completes.  On some systems, many such sequences can execute as* as single programmed DMA transfer.  On all systems, these messages are* queued, and might complete after transactions to other devices.  Messages* sent to a given spi_device are always executed in FIFO order.** The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)* to the lower layers is responsible for managing its memory.* Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to* insulate against future API updates.  After you submit a message* and its transfers, ignore them until its completion callback.*/
struct spi_message {struct list_head	transfers;struct spi_device	*spi;unsigned		is_dma_mapped:1;/* REVISIT:  we might want a flag affecting the behavior of the* last transfer ... allowing things like "read 16 bit length L"* immediately followed by "read L bytes".  Basically imposing* a specific message scheduling algorithm.** Some controller drivers (message-at-a-time queue processing)* could provide that as their default scheduling algorithm.  But* others (with multi-message pipelines) could need a flag to* tell them about such special cases.*//* completion is reported through a callback */void			(*complete)(void *context);void			*context;unsigned		frame_length;unsigned		actual_length;int			status;/* for optional use by whatever driver currently owns the* spi_message ...  between calls to spi_async and then later* complete(), that's the spi_controller controller driver.*/struct list_head	queue;void			*state;/* list of spi_res reources when the spi message is processed */struct list_head        resources;
};

 

      一个transfer即一次硬件的命令字及数据的传输过程；

    一个message则包含多个transfer

将数据发送到控制器的队列--spi_sync

当flash驱动准备好数据，完成message 数据部分的初始化后，就调用此接口将数据传递给控制器的队列。

__spi_sync


static int __spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)
{DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(done);int status;struct spi_controller *ctlr = spi->controller;unsigned long flags;status = __spi_validate(spi, message);if (status != 0)return status;message->complete = spi_complete;message->context = &done;message->spi = spi;SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(&ctlr->statistics, spi_sync);SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(&spi->statistics, spi_sync);/* If we're not using the legacy transfer method then we will* try to transfer in the calling context so special case.* This code would be less tricky if we could remove the* support for driver implemented message queues.*/if (ctlr->transfer == spi_queued_transfer) {spin_lock_irqsave(&ctlr->bus_lock_spinlock, flags);trace_spi_message_submit(message);status = __spi_queued_transfer(spi, message, false);spin_unlock_irqrestore(&ctlr->bus_lock_spinlock, flags);} else {status = spi_async_locked(spi, message);}if (status == 0) {/* Push out the messages in the calling context if we* can.*/if (ctlr->transfer == spi_queued_transfer) {SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(&ctlr->statistics,spi_sync_immediate);SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(&spi->statistics,spi_sync_immediate);__spi_pump_messages(ctlr, false);}wait_for_completion(&done);status = message->status;}message->context = NULL;return status;
}

  这里主要注意3点：

 1） status = __spi_queued_transfer(spi, message, false);时，第二个参数为flase，也就是说，此处仅仅是将message 放入到ctrl的queue中，并不会唤醒 kthead worker开始正式的下发数据。此接口在用户进程上下文中。最终变成如下图，一个ctrl queue里面有了多个message，处于待发送状态。

2） __spi_pump_messages(ctlr, false); ，第二个参数也为false，在此时才会唤醒kthread worker干活。

3） 将message放入队列后，接口调用并没有立即返回，而是调用如下接口，等待完成。

wait_for_completion(&done);

往硬件发送数据__spi_pump_messages 

此函数的调用处有两个：

1） 上一节描述的调用进程的上下文。

2） work的工作函数。


/*** __spi_pump_messages - function which processes spi message queue* @ctlr: controller to process queue for* @in_kthread: true if we are in the context of the message pump thread** This function checks if there is any spi message in the queue that* needs processing and if so call out to the driver to initialize hardware* and transfer each message.** Note that it is called both from the kthread itself and also from* inside spi_sync(); the queue extraction handling at the top of the* function should deal with this safely.*/
static void __spi_pump_messages(struct spi_controller *ctlr, bool in_kthread)
{unsigned long flags;bool was_busy = false;int ret;/* Lock queue */spin_lock_irqsave(&ctlr->queue_lock, flags);/* Make sure we are not already running a message */if (ctlr->cur_msg) {spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);return;}/* If another context is idling the device then defer */if (ctlr->idling) {kthread_queue_work(&ctlr->kworker, &ctlr->pump_messages);spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);return;}/* Check if the queue is idle */if (list_empty(&ctlr->queue) || !ctlr->running) {if (!ctlr->busy) {spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);return;}/* Only do teardown in the thread */if (!in_kthread) {kthread_queue_work(&ctlr->kworker,&ctlr->pump_messages);spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);return;}ctlr->busy = false;ctlr->idling = true;spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);kfree(ctlr->dummy_rx);ctlr->dummy_rx = NULL;kfree(ctlr->dummy_tx);ctlr->dummy_tx = NULL;if (ctlr->unprepare_transfer_hardware &&ctlr->unprepare_transfer_hardware(ctlr))dev_err(&ctlr->dev,"failed to unprepare transfer hardware\n");if (ctlr->auto_runtime_pm) {pm_runtime_mark_last_busy(ctlr->dev.parent);pm_runtime_put_autosuspend(ctlr->dev.parent);}trace_spi_controller_idle(ctlr);spin_lock_irqsave(&ctlr->queue_lock, flags);ctlr->idling = false;spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);return;}/* Extract head of queue */ctlr->cur_msg =list_first_entry(&ctlr->queue, struct spi_message, queue);list_del_init(&ctlr->cur_msg->queue);if (ctlr->busy)was_busy = true;elsectlr->busy = true;spin_unlock_irqrestore(&ctlr->queue_lock, flags);mutex_lock(&ctlr->io_mutex);if (!was_busy && ctlr->auto_runtime_pm) {ret = pm_runtime_get_sync(ctlr->dev.parent);if (ret < 0) {dev_err(&ctlr->dev, "Failed to power device: %d\n",ret);mutex_unlock(&ctlr->io_mutex);return;}}if (!was_busy)trace_spi_controller_busy(ctlr);if (!was_busy && ctlr->prepare_transfer_hardware) {ret = ctlr->prepare_transfer_hardware(ctlr);if (ret) {dev_err(&ctlr->dev,"failed to prepare transfer hardware\n");if (ctlr->auto_runtime_pm)pm_runtime_put(ctlr->dev.parent);mutex_unlock(&ctlr->io_mutex);return;}}trace_spi_message_start(ctlr->cur_msg);if (ctlr->prepare_message) {ret = ctlr->prepare_message(ctlr, ctlr->cur_msg);if (ret) {dev_err(&ctlr->dev, "failed to prepare message: %d\n",ret);ctlr->cur_msg->status = ret;spi_finalize_current_message(ctlr);goto out;}ctlr->cur_msg_prepared = true;}ret = spi_map_msg(ctlr, ctlr->cur_msg);if (ret) {ctlr->cur_msg->status = ret;spi_finalize_current_message(ctlr);goto out;}ret = ctlr->transfer_one_message(ctlr, ctlr->cur_msg);if (ret) {dev_err(&ctlr->dev,"failed to transfer one message from queue\n");goto out;}out:mutex_unlock(&ctlr->io_mutex);/* Prod the scheduler in case transfer_one() was busy waiting */if (!ret)cond_resched();
}

发送messages

spi_transfer_one_message

\drivers\spi\spi.c

1） 设置片选

spi_set_cs(msg->spi, true);

2） 遍历message每个transfer，调用具体控制器接口发送数据

3） 等待transfer的传输完成。

if (ret > 0) {ret = 0;ms = 8LL * 1000LL * xfer->len;do_div(ms, xfer->speed_hz);ms += ms + 200; /* some tolerance */if (ms > UINT_MAX)ms = UINT_MAX;ms = wait_for_completion_timeout(&ctlr->xfer_completion,msecs_to_jiffies(ms));}

4）整个message的传输完成

if (mesg->complete)mesg->complete(mesg->context);

设备驱动的发送接口

.55-fmsh\drivers\spi\spi-dw.c

static int dw_spi_transfer_one(struct spi_master *master,struct spi_device *spi, struct spi_transfer *transfer)

总体流程

   注意这里有几个上下文：

   1） 用户发送上下文，将message 传递个控制器后，就在此上下文中等待message的处理结果。

   2）发送线程上下文。

   3）设备驱动发送数据时的中断上下文。

实现细节

锁的使用

1.  ctlr->queue_lock

用户进程和实际发送线程之间对queue 链表的互斥。

spinlock_t            queue_lock;

使用处：

将message 放入ctrl 队列时

spin_lock_irqsave(&ctlr->queue_lock, flags);

以及内核线程将message 从队列取出，下发到硬件时

__spi_pump_messages

2. bus_lock_spinlock

/* If we're not using the legacy transfer method then we will* try to transfer in the calling context so special case.* This code would be less tricky if we could remove the* support for driver implemented message queues.*/if (ctlr->transfer == spi_queued_transfer) {spin_lock_irqsave(&ctlr->bus_lock_spinlock, flags);trace_spi_message_submit(message);status = __spi_queued_transfer(spi, message, false);spin_unlock_irqrestore(&ctlr->bus_lock_spinlock, flags);}

3.  bus_lock_mutex

mutex_lock(&spi->controller->bus_lock_mutex);ret = __spi_sync(spi, message);mutex_unlock(&spi->controller->bus_lock_mutex);

 多个用户或者flash、spi外设驱动之间互斥。

也就是说，一个SPI发送过程，需要先获取 mutex，然后bus_spinlock ,然后 queue spinlock。

这里有了bus mutex，为什么还有一个bus spin lock？
 

总结

       为什么针对SPI的驱动，单独设置了FIFO的调度？而实时进程则是采用SCHED_FIFO或SCHED_RR。

参考资料

Kthread worker

linux kthread_worker-CSDN博客

 内核 kthread_worker 和 kthread_work 机制_kthread_queue_work-CSDN博客

 查看进程调度策略

Linux系统动态查看每个CPU上任务的调度情况_linux cpu 调度 记录-CSDN博客

linux进程的查看和调度 - 知乎 (zhihu.com)

Linux的进程线程调度策略_如何查看线程的policy-CSDN博客

linux内核调度的机制 tasklet/workqueue/kthread_worker/kthreadx详解及示例【转】 - Sky&Zhang - 博客园 (cnblogs.com)

混乱的Linux内核实时线程优先级 - 知乎 (zhihu.com) 5： linux内核调度的机制 tasklet/workqueue/kthread_worker/kthreadx详解及示例_kthread_worker和workqueue-CSDN博客

【驱动】SPI驱动分析(四)-关键API解析 - 学习，积累，成长 - 博客园 (cnblogs.com)


http://www.mrgr.cn/p/27286308

相关文章

SRPCore ColorPyramid优化

SRPCore ColorPyramid优化

很早之前就看HDRP里面的Color ColorPyramid的生成不爽了，都不知道为什么明明有现成的ColorPyramid.compute放着不用，还是用的是PixelShader生成。DrawCall数量多，效率也不够Compute的方式快。 这篇文章主要解析ColorPyramid.compute怎么用LDS优化GuassianBlur以及不同方式Co…
阅读更多...
MySql 安装教程+简单的建表

MySql 安装教程+简单的建表

目录 1.安装准备 1.MySQL官方网站下载 2.安装步骤 3.测试安装 4.简单的建表 1.安装准备 1.MySQL官方网站下载 下载安装包或者压缩包都可以 选择相应版本&#xff0c;点击Download开始通过网页下载到本地&#xff08;压缩包下载快一些&#xff09; 2.安装步骤 双击此.exe…
阅读更多...
网络常识!!!

网络常识!!!

网络常识!!! 一:网络的发展史二:关键的概念三:IP地址四:端口号二级目录二级目录二级目录二级目录三级目录 一:网络的发展史 从游戏方面发展历程进行理解: 从单机游戏-----游戏支持局域网对战-------游戏支持广域网对战-------移动端 (1)局域网对战:在同一个网吧里,不同的游戏…
阅读更多...
使用【node】创建本地接口

使用【node】创建本地接口

在前端开发的过程中&#xff0c;接口相关的信息一般是由后端处理好返回给前端&#xff0c;但是有时候后端不在的时候想自己写个接口进行测试是非常麻烦的。 node是前端一个不错的写接口工具 一 初始化文件 1 在新建一个空的文件夹node 进入空文件夹在&#xff0c;文件夹的地…
阅读更多...
【InternLM 实战营第二期笔记04】XTuner微调LLM:1.8B、多模态、Agent

【InternLM 实战营第二期笔记04】XTuner微调LLM:1.8B、多模态、Agent

一、微调的原因 大模型微调&#xff08;Fine-tuning&#xff09;的原因主要有以下几点&#xff1a; 适应特定任务&#xff1a;预训练的大模型往往是在大量通用数据上训练的&#xff0c;虽然具有强大的表示学习能力&#xff0c;但可能并不直接适用于特定的下游任务。通过微调&…
阅读更多...
Git下载安装

Git下载安装

天行健&#xff0c;君子以自强不息&#xff1b;地势坤&#xff0c;君子以厚德载物。 每个人都有惰性&#xff0c;但不断学习是好好生活的根本&#xff0c;共勉&#xff01; 文章均为学习整理笔记&#xff0c;分享记录为主&#xff0c;如有错误请指正&#xff0c;共同学习进步。…
阅读更多...
可视化看板有那么多应用场景，该如何快速搭建？可视化工具该如何选择？

可视化看板有那么多应用场景，该如何快速搭建？可视化工具该如何选择？

在当今的信息化时代&#xff0c;数据已经成为了现代决策的核心。无论是企业战略规划、运营管理&#xff0c;还是个人生活决策&#xff0c;数据都扮演着至关重要的角色。随着数据分析技术和工具的不断进步&#xff0c;数据在决策中的作用将变得更加突出&#xff0c;对组织和个人…
阅读更多...
蓝桥杯第十五届javab组个人总结

蓝桥杯第十五届javab组个人总结

javab组 额今天早上打完了得对自己此次比赛做总结&#xff0c;无论是明年还参赛还是研究生蓝桥杯&#xff0c;体验感有点差&#xff0c;第一题其实一开始想手算但怕进位导致不准确还是让代码跑了&#xff0c;但跑第202420242024个数&#xff08;被20和24整除&#xff09;一直把…
阅读更多...
删除顺序表L中下标为p的元素

删除顺序表L中下标为p的元素

数据结构 顺序表 笔试题2：删除顺序表L中下标为p(0<p<length-1)的元素，成功返回1，否则返回0，并将被删除元素的值赋给e/*************************************************************************************** file name: 1.c* author : lu.ciana.598393@gm…
阅读更多...
Linux网络编程--网络传输

Linux网络编程--网络传输

Linux网络编程--网络传输 Linux网络编程TCP/IP网络模型网络通信的过程局域网通信跨网络通信&#xff1a;问题总结&#xff1a; Linux网络编程 TCP/IP网络模型 发送方&#xff08;包装&#xff09;&#xff1a; 应用层&#xff1a;HTTP HTTPS SSH等 —> 包含数据&#xff0…
阅读更多...
玩转 AIGC！使用 SD-WebUI 实现从文本到图像转换

玩转 AIGC！使用 SD-WebUI 实现从文本到图像转换

节前&#xff0c;我们组织了一场算法岗技术&面试讨论会&#xff0c;邀请了一些互联网大厂朋友、参加社招和校招面试的同学&#xff0c;针对算法岗技术趋势、大模型落地项目经验分享、新手如何入门算法岗、该如何准备、面试常考点分享等热门话题进行了深入的讨论。 基于大家…
阅读更多...
差速机器人模型LQR 控制仿真——路径模拟

差速机器人模型LQR 控制仿真——路径模拟

LQR路径跟踪要求路径中带角度&#xff0c;即坐标&#xff08;x,y,yaw&#xff09;&#xff0c;而一般我们的规划出来的路径不带角度。这里通过总结相关方法&#xff0c;并提供一个案例。 将点路径拟合成一条完整的线路径算法 将点路径拟合成一条完整的线路径是一个常见的问题…
阅读更多...
【Web】2022DASCTF X SU 三月春季挑战赛 题解(全)

【Web】2022DASCTF X SU 三月春季挑战赛 题解(全)

目录 ezpop calc upgdstore ezpop 瞪眼看链子 fin#__destruct -> what#__toString -> fin.run() -> crow#__invoke -> fin#__call -> mix.get_flag() exp <?php class crow {public $v1;public $v2;}class fin {public $f1; }class what {public $a; }…
阅读更多...
嵌入式day03

嵌入式day03

按键控制LED步骤： 复制工程，新建Hardware文件夹 打开工程管理，新建Hardware文件夹 打开配置按钮，添加文件夹路径 右键Hardware文件夹添加新文件LED.c与LED.h文件，并选择存放路径 在LED.c文件里添加#include "stm32f10x.h" 编写LED初始化函数（时钟和端口初始化 …
阅读更多...
插入一个元素x于递增顺序表并使其有序排列

插入一个元素x于递增顺序表并使其有序排列

数据结构 顺序表 笔试题：知一个顺序表L，其中的元素递增有序排列，设计一个算法，插入一个元素x(x为int型)后保持该顺序表仍然递增有序排列(假设插入操作总能成功)。/*************************************************************************************** file name: …
阅读更多...
RK3568 学习笔记 : u-boot 通过 tftp 网络更新 u-boot自身

RK3568 学习笔记 : u-boot 通过 tftp 网络更新 u-boot自身

前言 开发板型号&#xff1a; 【正点原子】 的 RK3568 开发板 AtomPi-CA1 使用 虚拟机 ubuntu 20.04 收到单独 编译 RK3568 u-boot 使用 rockchip Linux 内核的设备树 【替换】 u-boot 下的 rk3568 开发板设备树文件&#xff0c;解决 u-boot 下千兆网卡设备能识别但是无法 Pi…
阅读更多...
润石科技（RUNIC）汽车电子应用方案和物料选型

润石科技（RUNIC）汽车电子应用方案和物料选型

一、润石科技&#xff08;RUNIC&#xff09;简介 江苏润石科技有限公司是一家专注于高性能、高品质模拟/混合信号集成电路研发和销售的高科技半导体设计公司。公司主要产品线分为两类&#xff1a;信号链和电源管理&#xff0c;其中信号链包含运算放大器、比较器、模拟开关、数…
阅读更多...
C++初阶学习第二弹——C++入门（下）

C++初阶学习第二弹——C++入门（下）

C入门&#xff08;上&#xff09;&#xff1a;C初阶学习第一弹——C入门&#xff08;上&#xff09;-CSDN博客 目录 一、引用 1.1 引用的实质 1.2 引用的用法 二、函数重载 三、内敛函数 四、auto关键字 五、总结 前言&#xff1a; 在上面一章我们已经讲解了C的一些基本…
阅读更多...
AI预测福彩3D第9套算法实战化测试第1弹2024年4月22日第1次测试

AI预测福彩3D第9套算法实战化测试第1弹2024年4月22日第1次测试

经过前面多套算法的测试&#xff0c;总结了一些规律&#xff0c;对模型优化了一些参数&#xff0c;比如第8套算法的测试&#xff0c;7码的命中率由最开始的20%提高到了50%。虽然命中率有了很大的提高&#xff0c;但是由于咱们之前的算法只是为了测试和记录&#xff0c;提供的方…
阅读更多...
findImg找图工具

findImg找图工具

findImg 安装 npm install findImg -g 启动 findImg run 介绍 找出当前目录下的所有图片&#xff08;包括svg的symbol格式&#xff09;在浏览器中显示出来 源码 https://github.com/HuXin957/find-img 场景 例如前端项目中的img目录&#xff0c;大家都在往里面放图片&#xff…
阅读更多...
推荐文章

Copyright @ 2022~2023