Linux系统上快速上手SPI开发————新手入门指南

Linux SPI开发新手整理的详细入门指南，涵盖从环境搭建到实际操作的完整流程：

一、环境准备

1. ​确认硬件支持
   运行 ls /dev/spidev* 检查是否存在SPI设备节点（如 /dev/spidev0.0），若无输出说明驱动未加载，需在内核配置中启用SPI支持：

   bash

   # 安装内核头文件（以Debian为例）
   sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
   # 检查SPI内核配置
   grep CONFIG_SPI= /boot/config-$(uname -r)

2. ​安装工具包
   安装 spi-tools 用于命令行操作：

   bash

   sudo apt-get install spi-tools

3. ​设备树配置（嵌入式场景）​
   嵌入式开发需在设备树（.dts）中添加SPI控制器和从设备节点，例如：

   dts

   &spi0 {
       status = "okay";
       spidev@0 {
           compatible = "spidev";
           reg = <0>;
           spi-max-frequency = <10000000>;
       };
   };

   编译后通过 sudo dtc -I dts -O dtb -o /boot/overlays/spi0.dtbo spi0.dts 加载。

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二、SPI基础配置参数

1. ​工作模式
   通过4种组合设置（CPOL和CPHA）：

   • ​模式0：CLK空闲低电平，数据在上升沿采样（最常用）
   • ​模式3：CLK空闲高电平，数据在下降沿采样

2. ​关键参数设置
   使用 ioctl 系统调用配置：

   c

   int fd = open("/dev/spidev0.0", O_RDWR);
   uint8_t mode = SPI_MODE_0;
   uint8_t bits = 8;       // 数据位宽（8位）
   uint32_t speed = 500000; // 速率500KHz
   ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
   ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
   ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);

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三、命令行快速测试

1. ​查看可用设备

   bash

   spidev_test -L

2. ​全双工数据传输
   发送十六进制数据并接收响应：

   bash

   spidev_test -D /dev/spidev0.0 -s 1000000 -v -p "\x01\x02\x03"

   • -s：设置速率（1MHz）
   • -p：发送的十六进制数据
   • -v：显示详细传输信息

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四、C语言应用程序开发

c

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
    int fd = open("/dev/spidev0.0", O_RDWR);
    uint8_t tx[] = {0xAA, 0x55}; // 发送数据
    uint8_t rx[2] = {0};

    struct spi_ioc_transfer tr = {
        .tx_buf = (unsigned long)tx,
        .rx_buf = (unsigned long)rx,
        .len = 2,
        .delay_usecs = 10,
        .speed_hz = 1000000,
        .bits_per_word = 8,
    };

    ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr); // 发起传输
    printf("Received: 0x%02X 0x%02X\n", rx[0], rx[1]);
    close(fd);
    return 0;
}

编译运行：

bash

gcc spi_test.c -o spi_test
sudo ./spi_test

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五、调试技巧

1. ​查看内核日志

   bash

   dmesg | grep spi

2. ​信号量检查
   使用示波器或逻辑分析仪确认CLK、MOSI/MISO信号是否正常。

3. ​速率匹配问题
   若通信失败，逐步降低速率（如从1MHz降至100KHz）排查硬件兼容性。

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六、扩展应用场景

1. ​连接传感器
   如读取BME280温湿度传感器的SPI协议数据帧。

2. ​驱动显示屏
   通过SPI发送ILI9341等LCD控制命令和像素数据。

3. ​自定义协议
   实现类似Modbus的SPI主从设备通信机制。