Linux驱动：SPI子系统与ADXL345三轴加速度传感器驱动开发

SPI是嵌入式里常用的高速同步串行总线，和I2C形成很好的互补。本文基于i.MX6ULL平台，梳理SPI子系统架构、通信特点，并完整讲解ADXL345三轴加速度传感器从硬件、设备树配置到内核驱动、上层测试的开发流程。

一、SPI子系统基础框架

SPI驱动采用分层解耦设计，分为SPI Master控制器驱动、总线核心层、SPI设备驱动三部分。控制器驱动依托Platform总线，在设备树匹配成功后注册为SPI适配器（Adapter），一份控制器驱动可以挂载多个不同SPI外设，复用性强。

SPI标准四线包含SCLK时钟线、MOSI主机输出从机输入、MISO主机输入从机输出、CS片选线，每个从设备需要独立片选引脚。SPI依靠CPOL时钟极性、CPHA时钟相位组合出4种通信模式，开发时要严格对照器件手册选择模式。

SPI和I2C对比：SPI支持全双工收发，传输速度高，适合大批量高速数据；I2C只有一根数据线，属于半双工，硬件接线更少。大数据场景下SPI经常搭配DMA搬运数据，数据传输过程不需要CPU参与，降低CPU占用，I2C、UART速率偏低，一般很少使用DMA。

二、ADXL345传感器基础

ADXL345是低功耗三轴加速度传感器，同时支持SPI、I2C两种通信接口，输出为13位分辨率。器件供电范围2.0V~3.6V，禁止接入5V电源 。

核心寄存器要点：

• 0x00：设备ID寄存器，正常读取值为0xE5，用来校验通信是否正常；
• 0x31：量程与分辨率配置寄存器，配置为0x0B时开启全分辨率模式，量程±16g；
• 0x2D：电源控制寄存器，Bit3置1，开启测量采集；
• 0x32~0x37：X、Y、Z三轴加速度原始数据，低字节在前、高字节在后，数据是补码格式。

SPI读写该传感器时，地址最高位标记读写方向，第6位用来开启连续多字节读取。

三、i.MX6ULL ECSPI3硬件与设备树配置

本次选用ECSPI3外设，硬件引脚分配：SCLK、MOSI、MISO、CS。硬件没有原生片选时，可以使用普通GPIO模拟CS信号，在设备树通过cs-gpios属性指定。

设备树配置要点：

1. 将ECSPI3节点设置status = "okay"；
2. 增加adxl345子节点，填写compatible匹配字符串；
3. 指定SPI通信速率、SPI模式、片选GPIO。本次通信参数：速率1MHz，SPI Mode3（CPOL=1，CPHA=1），8位数据。

四、ADXL345 SPI驱动开发流程

1. 驱动注册：使用spi_register_driver注册spi_driver结构体，填充probe、remove函数以及of_match_table匹配表，匹配规则和I2C驱动一致，依靠设备树compatible属性匹配。匹配成功进入probe函数，在probe中注册混杂设备misc_register，提供file_operations操作接口。
2. 传感器初始化：调用spi_write_then_read读取设备ID，校验硬件；写入配置寄存器设置量程、分辨率，最后开启测量模式。
3. 数据读取：单寄存器读写可以直接使用spi_write_then_read；连续读取三轴数据时，使用spi_message组装多条消息批量传输。读取地址0x32时，同时置位读标志和连续读取标志，一次性读出6字节XYZ原始数据，再进行高低字节拼接、补码转换。

五、硬件接线与测试验证

硬件接线：VCC接3.3V，GND接GND，CS、SCLK、MISO、MOSI依次接到对应GPIO。

测试步骤：

1. 编译驱动模块，insmod加载；
2. 内核打印确认SPI参数（速率、模式、片选）和设备树配置一致；
3. 应用层打开生成的adxl345设备节点，调用read读取三轴加速度；
4. 转动传感器，观察X/Y/Z轴数值随姿态变化，验证功能正常。

六、学习规划补充

SPI+ADXL345驱动完成后，会进入为期一周的综合项目实战阶段。项目可以结合AI相关功能丰富简历内容；同时需要持续复习数据结构、嵌入式面试八股，为后续双选会、面试做好准备。