Armadillo-X1：spi-gpioでGPIOをSPI化する（Linux-4.9版）

at_kazutaka.bito

2020年1月27日 10時21分

Armadillo-X1の拡張I/F（CON8）にはCPUのSPIが3系統ありますが、他の機能で使ったりなどで、
SPIが不足した場合に、GPIOをSPI化して代替することが可能です。
ここでは、spi-gpioで下記表のようにCON8のGPIOをSPI化します。

補足）ここでは例として、SPIのデバイスドライバに、spidevを使用する手順になっています。

CON8ピン番号	GPIO	SPI化時の信号
CON8_34	GPIO7_IO10	SCLK
CON8_35	GPIO7_IO11	MISO
CON8_36	GPIO7_IO12	MOSI
CON8_37	GPIO7_IO13	SS0
CON8_38	GPIO7_IO14	SS1
CON8_39	GPIO7_IO15	SS2

1. カーネルコンフィギュレーション

SPIのデバイスドライバとして、spidevを使用可能に設定します。
カーネルコンフィギュレーションにて、下記の項目が有効になる（*印がついている）ように設定します。

Device Drivers  --->
  [*] SPI support  ---> 
    <*>   GPIO-based bitbanging SPI Master 
    <*>   User mode SPI device driver support

2. spidevドライバの変更

linux-4.9-x1-at[vesion]/drivers/spi/spidev.c
の700行目付近のspidev_dt_idsに、

    { .compatible = "my_spidev" }, /* add my_spidev */

を追加します。

変更後のspidev_dt_ids（spidev.cの700行目付近）抜粋

#ifdef CONFIG_OF
static const struct of_device_id spidev_dt_ids[] = {
    { .compatible = "rohm,dh2228fv" },
    { .compatible = "lineartechnology,ltc2488" },
    { .compatible = "my_spidev" }, /* add my_spidev */
    {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, spidev_dt_ids);
#endif

3. GPIOをSPI化するデバイスツリーの作成

linux-4.9-x1-at[vesion]/arch/arm/boot/dtsディレクトリに
GPIOをSPI化するデバイスツリー（armadillo_x1-spigpio.dts）を、下記の内容で作成します。

armadillo_x1-spigpio.dts

#include "armadillo_x1.dts"
 
&iomuxc {
    x1_ext {
        pinctrl_spi_gpio: spi-gpiogrp {
            fsl,pins = <
                MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TX_CTL__GPIO7_IO10    0x70    /* CON8_34 SCLK */
                MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TXC__GPIO7_IO11    0x70    /* CON8_35 MISO */
                MX7D_PAD_ENET1_TX_CLK__GPIO7_IO12        0x70    /* CON8_36 MOSI */
                MX7D_PAD_ENET1_RX_CLK__GPIO7_IO13        0x70    /* CON8_37 SS0 */
                MX7D_PAD_ENET1_CRS__GPIO7_IO14        0x70    /* CON8_38 SS1 */
                MX7D_PAD_ENET1_COL__GPIO7_IO15        0x70    /* CON8_39 SS2 */
            >;
        };
    };
};
 
/ {
    spi_gpio: spi-gpio {
        compatible = "spi-gpio";
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_spi_gpio>;
        gpio-sck = <&gpio7 10 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        gpio-miso = <&gpio7 11 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        gpio-mosi = <&gpio7 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        num-chipselects = <3>;
        cs-gpios = <
            &gpio7 13 GPIO_ACTIVE_HIGH
            &gpio7 14 GPIO_ACTIVE_HIGH
            &gpio7 15 GPIO_ACTIVE_HIGH
        >;
        status = "okay";
 
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;
 
        spidev@0 {
            compatible = "my_spidev";
            reg = <0>;
            spi-max-frequency = <1000000>;
        };
 
        spidev@1 {
            compatible = "my_spidev";
            reg = <1>;
            spi-max-frequency = <1000000>;
        };
 
        spidev@2 {
            compatible = "my_spidev";
            reg = <2>;
            spi-max-frequency = <1000000>;
        };
    };
};

4. デバイスツリーのMakefileの変更

手順3のarmadillo_x1-spigpio.dtsのデバイスツリーブロブ（armadillo_x1-spigpio.dtb）を生成するために
linux-4.9-x1-at[vesion]/arch/arm/boot/dts/Makefile の590行目付近に

    armadillo_x1-spigpio.dtb \

を追加します。

変更後のMakefileの590行目付近抜粋

    armadillo_x1-extboard-eva01-usbdevice.dtb \
    armadillo_x1-spigpio.dtb \
    x1-minimal.dtb

上記までの変更を実施後、ビルドします。

5. 動作確認

手順4にて、ビルドして生成されたuImageとarmadillo_x1-spigpio.dtbで、
Armadillo-X1のカーネルとデバイスツリーを書き換えます。

root@armadillo:~# mount -t vfat /dev/mmcblk2p1 /mnt
root@armadillo:~# cp uImage /mnt/uImage
root@armadillo:~# cp armadillo_x1-spigpio.dtb /mnt/armadillo_x1.dtb
root@armadillo:~# umount /mnt

Armadillo-X1を再起動します。

SPIのデバイスファイルがあることを確認します。
ここでは、SPIのデバイスドライバにspidevを使用したので下記のように見えます。

root@armadillo:~# ls /dev/spidev*
/dev/spidev32766.0  /dev/spidev32766.1  /dev/spidev32766.2

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