linux 深入理解I2C内核驱动
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前言
I2C 是很常用的串行通信接口，用于连接各种外设、传感器等器件。本文理解I2C 内核的实现和开发人员需要开发的工作，不涉及I2C的物理特性，时序等信息。
内核将 I2C 驱动分为两部分：
I2C 总线驱动，I2C 总线驱动就是 SOC 的 I2C 控制器驱动，也叫做 I2C 适配器驱动；
I2C 设备驱动，I2C 设备驱动就是针对具体的 I2C 设备而编写的驱动。
1、I2C 总线驱动
I2C 总线驱动重点是 I2C 适配器驱动，两个重要的数据结构：i2c_adapter 和 i2c_algorithm。
i2c_adapter
/*
* i2c_adapter is the structure used to identify a physical i2c bus along
* with the access algorithms necessary to access it.
*/
struct i2c_adapter {
struct module *owner;
unsigned int class; /* classes to allow probing for */
const struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */
void *algo_data;
struct device dev; /* the adapter device */
char name[48];\\
...
};
i2c_algorithm
/**
* struct i2c_algorithm - represent I2C transfer method
* @master_xfer: Issue a set of i2c transactions to the given I2C adapter
* defined by the msgs array, with num messages available to transfer via
* the adapter specified by adap.
*/
struct i2c_algorithm {
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num);
int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
unsigned short flags, char read_write,
u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);
/* To determine what the adapter supports */
u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);
};
i2c_adapter对应于物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法。
i2c_algorithm中关键函数master_xfer产生用于收发函数，以i2c_msg为单位（传输地址、方向、缓冲区、长度等信息）
master_xfer 就是 I2C 适配器的传输函数; smbus_xfer 就是 SMBUS 总线的传输函数。
通过 i2c_add_numbered_adapter或 i2c_add_adapter 这两个函数向系统注册设置好的 i2c_adapter，这两个函数的原型如下：
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
删除 I2C 适配器
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)
2、I2C 设备驱动
I2C 设备驱动重点关注两个数据结构：i2c_client 和 i2c_driver。
i2c_client 就是描述设备信息，与设备树对应 一个设备对应一个 i2c_client
struct i2c_client {
unsigned short flags; /* div., see below */
unsigned short addr; /*芯片地址，7位，存在低7位 */
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct i2c_adapter *adapter; /* 对应的适配器 */
struct device dev; /*设备结构体 */
int irq; /* 中断 */
struct list_head detected;
};
i2c_driver 描述驱动内容（编程具体实现） 编写 I2C 设备驱动重点要实现的内容
struct i2c_driver {
unsigned int class;
int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated;
/* Standard driver model interfaces */
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
int (*remove)(struct i2c_client *);
void (*shutdown)(struct i2c_client *);
struct device_driver driver;
const struct i2c_device_id *id_table;
...
};
i2c_driver：对应于一套驱动方法，提供probe(),remove(),suspend()等函数。
i2c_client：对应于真实的物理设备，通常用i2c_board_info填充，或者使用设备树描述。
i2c_driver与i2c_client关系是一对多，一个i2c_driver同时支持多个同类型的i2c_client。
i2c_client依附于i2c_adpater。一个i2c_adpater，可以被多个i2c_client依附。
向Linux 内核注册i2c_driver ，注册函数为 int i2c_register_driver
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
i2c_add_driver 也常常用于注册 i2c_driver
#define i2c_add_driver(driver) \\
i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)
注销：
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)
3、I2C 核心
I2C 设备和驱动的匹配过程是由 I2C 核心来完成的，数据结构为 i2c_bus_type，定义在 drivers/i2c/i2c-core.c 文件：
struct bus_type i2c_bus_type = {
.name = "i2c",
.match = i2c_device_match,
.probe = i2c_device_probe,
.remove = i2c_device_remove,
.shutdown = i2c_device_shutdown,
};
i2c_device_match匹配过程，三种匹配方式
static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct i2c_client *client = i2c_verify_client(dev);
struct i2c_driver *driver;
/* Attempt an OF style match */
if (of_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
/* Then ACPI style match */
if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
driver = to_i2c_driver(drv);
/* match on an id table if there is one */
if (driver->id_table)
return i2c_match_id(driver->id_table, client) != NULL;
return 0;
}
1）设备树匹配：of_driver_match_device 函数用于完成设备树设备和驱动匹配。比较 I2C 设备节点的 compatible 属性和 of_device_id 中的 compatible 属性是否相等，如果相当的话就表示 I2C设备和驱动匹配。
i2c_bus_type 在何时使用？首先看一下i2c框架做了什么
4、I2C框架，系统帮做了什么？
总线注册到系统 涉及到的结构体 i2c_adapter,i2c_algorithm
在 imx6ull.dtsi 文件中找到 I.MX6U 的 I2C1 控制器节点。
i2c1: i2c@021a0000 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
reg = <0x021a0000 0x4000>;
interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
status = "disabled";
}
在内核源文件夹下，搜索属性值“imx6ul-i2c”，grep -r “imx6ul-i2c” ./ ，在驱动文件drivers/i2c/busses/i2c-imx.c中找到
static const struct of_device_id i2c_imx_dt_ids[] = {
{ .compatible = "fsl,imx1-i2c", .data = &imx1_i2c_hwdata, },
{ .compatible = "fsl,imx21-i2c", .data = &imx21_i2c_hwdata, },
{ .compatible = "fsl,vf610-i2c", .data = &vf610_i2c_hwdata, },
{ /* sentinel */ }
};
...
static struct platform_driver i2c_imx_driver = {
.probe = i2c_imx_probe,
.remove = i2c_imx_remove,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = i2c_imx_dt_ids,
.pm = IMX_I2C_PM,
},
.id_table = imx_i2c_devtype,
};
static int __init i2c_adap_imx_init(void)
{
return platform_driver_register(&i2c_imx_driver);
}
1）I2C 适配器驱动是个标准的 platform 驱动
2）“fsl,imx21-i2c”属性值，设备树中 i2c1 节点的 compatible 属性值一致
3）platform_driver_register 将驱动注册到I2C总线上，如何执行match函数，下面分析：
#define platform_driver_register(drv) \\
__platform_driver_register(drv, THIS_MODULE)
//查看 __platform_driver_register函数
int __platform_driver_register(struct platform_driver *drv,
struct module *owner)
{
drv->driver.owner = owner;
drv->driver.bus = &platform_bus_type;//重要：绑定总线
...
return driver_register(&drv->driver);
}
//接着查看driver_register函数
int driver_register(struct device_driver *drv)
{
other = driver_find(drv->name, drv->bus);
ret = bus_add_driver(drv);
ret = driver_add_groups(drv, drv->groups);
...
}
int bus_add_driver(struct device_driver *drv)
{
bus = bus_get(drv->bus);
...
if (drv->bus->p->drivers_autoprobe) {
error = driver_attach(drv);
}
module_add_driver(drv->owner, drv);
error = driver_create_file(drv, &driver_attr_uevent);
}
int driver_attach(struct device_driver *drv)
{
return bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);
}
#__driver_attach 函数为参数
static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)
{
if (!driver_match_device(drv, dev))
return 0;
...
if (!dev->driver)
driver_probe_device(drv, dev);
}
static inline int driver_match_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
{
return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;
}
最终调用总线match函数
drv->bus->match是哪个函数呢？drv->driver.bus = &platform_bus_type
drv->bus->match即platform_bus_type.match
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
if (pdev->driver_override)
return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);
//设备树匹配函数
if (of_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
if (pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}
总结：设备与platform_driver 的绑定
驱动注册的时候platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev()
对每个挂在虚拟的platform bus的设备作match操作；
如果相符就调用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成功则绑定该设备到该驱动.
匹配match后，执行probe函数，执行的流程如下
int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
{
if (!device_is_registered(dev))
return -ENODEV;
pm_runtime_barrier(dev);
ret = really_probe(dev, drv);
}
static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
if (dev->bus->probe) {
ret = dev->bus->probe(dev);
} else if (drv->probe) {
ret = drv->probe(dev);
}
}
drv->probe则 i2c_imx_probe函数执行。
i2c_adapter 在什么时候注册的？在i2c_imx_probe函数中
static int i2c_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{
//i2c_imx 为adapter结构体
i2c_imx = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*i2c_imx), GFP_KERNEL);
...
/* Setup i2c_imx driver structure 对结构体赋值 */
strlcpy(i2c_imx->adapter.name, pdev->name, sizeof(i2c_imx->adapter.name));
i2c_imx->adapter.owner = THIS_MODULE;
i2c_imx->adapter.algo = &i2c_imx_algo;
i2c_imx->adapter.dev.parent = &pdev->dev;
i2c_imx->adapter.nr = pdev->id;
i2c_imx->adapter.dev.of_node = pdev->dev.of_node;
i2c_imx->base = base;
ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c_imx->adapter);
}
总结：probe函数中完成工作
- 初始化 i2c_adapter，设置 i2c_algorithm 为 i2c_imx_algo，最后向 Linux 内核注册i2c_adapter。
- 初始化 I2C1 控制器的相关寄存器。i2c_imx_algo 包含 I2C1 适配器与 I2C 设备的通信函数 master_xfer，i2c_imx_algo 结构体定
以上分析的函数中带有driver，以下分析的带有device
i2c_adapter做了什么? 将device绑定到driver
i2c_add_numbered_adapter(&i2c_imx->adapter)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
if (adap->nr == -1) /* -1 means dynamically assign bus id */
return i2c_add_adapter(adap);
return __i2c_add_numbered_adapter(adap);
}
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
{
if (dev->of_node) {
id = of_alias_get_id(dev->of_node, "i2c");
if (id >= 0) {
adapter->nr = id;
return __i2c_add_numbered_adapter(adapter);
}
}
...
return i2c_register_adapter(adapter);
}
static int __i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
return i2c_register_adapter(adap);
}
static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
dev_set_name(&adap->dev, "i2c-%d", adap->nr);
adap->dev.bus = &i2c_bus_type;
adap->dev.type = &i2c_adapter_type;
res = device_register(&adap->dev,)
}
//带有device
int device_register(struct device *dev)
{
device_initialize(dev);
return device_add(dev);
}
int device_add(struct device *dev)
{
dev = get_device(dev);
bus_probe_device(dev);//开始寻找设备所对应的驱动
}
//为设备找到一个驱动
void bus_probe_device(struct device *dev)
{
struct bus_type *bus = dev->bus;//获得设备的隶属的总线，该值在设备初始化时设置
if (bus->p->drivers_autoprobe) {
ret = device_attach(dev);
}
}
int device_attach(struct device *dev)
{
if (dev->driver) {//如果设备已经有驱动
} else {//设备没有驱动
pm_runtime_get_noresume(dev);
ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach);-------遍历总线上的driver链表-------
pm_runtime_put_sync(dev);
}
}
//__device_attach 函数作为参数
static int __device_attach(struct device_driver *drv, void *data)
{
if (!driver_match_device(drv, dev))//设备和驱动是否匹配函数，
return 0;
return driver_probe_device(drv, dev);//设备和驱动匹配成功，调用probe函数
}-
int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
{
ret = really_probe(dev, drv);//继续调用really_probe函数
}
static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
dev->driver = drv;//匹配好后，将驱动信息记录到设备内部
if (dev->bus->probe) {//如果总线存在probe函数，则调用总线的probe函数
ret = dev->bus->probe(dev);
} else if (drv->probe) {
ret = drv->probe(dev);//如果总线中没有probe函数，则调用驱动的probe函数
}
}
总结：
在上一个总结中，内核中的设备与驱动已经绑定了，执行probe函数，在此函数中，注册了adatper结构体，将 adapter注册到 i2c_bus_type。这个过程还需要再深入理解下
i2c_imx_algo 包含 I2C1 适配器与 I2C 设备的通信函数 master_xfer
static struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = {
.master_xfer = i2c_imx_xfer,
.functionality = i2c_imx_func,
};
static int i2c_imx_xfer(struct i2c_adapter *adapter, struct i2c_msg *msgs, int num)
{
struct imx_i2c_struct *i2c_imx = i2c_get_adapdata(adapter);
/* Start I2C transfer */
result = i2c_imx_start(i2c_imx);
if (result)
{
if (msgs[i].flags & I2C_M_RD)
result = i2c_imx_read(i2c_imx, &msgs[i], is_lastmsg);
else {
if (i2c_imx->dma && msgs[i].len >= DMA_THRESHOLD)
result = i2c_imx_dma_write(i2c_imx, &msgs[i]);
else
result = i2c_imx_write(i2c_imx, &msgs[i]);
}
if (result)
goto fail0;
}
fail0:
/* Stop I2C transfer */
i2c_imx_stop(i2c_imx);
}
总结：I2C时序读写信息
- 调用 i2c_imx_start 函数开启 I2C 通信
- 调用 i2c_imx_stop 函数停止 I2C 通信
- 如果是从 I2C 设备读数据的话就调用 i2c_imx_read 函数。
- 向 I2C 设备写数据，如果要用 DMA 的话就使用 i2c_imx_dma_write 函数来完成写数据。如果不使用 DMA 的话就使用 i2c_imx_write 函数完成写数据
那么i2c_imx_xfer何时被调用？
在驱动向adapter发生信息的时候，i2c_transfer 函数被调用的时候
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
{
if (adap->algo->master_xfer) {
}
}
5、I2C框架，开发人员需要做什么？
5.1、I2C数据通信方式
核心函数：i2c_transfer 函数。最终会调用 I2C 适配器中 i2c_algorithm 里面的 master_xfer 函数。
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap,
struct i2c_msg *msgs,
int num)
adap： 所使用的 I2C 适配器， i2c_client 会保存其对应的 i2c_adapter。
msgs： I2C 要发送的一个或多个消息。
num： 消息数量，也就是 msgs 的数量
i2c_msg 结构体
struct i2c_msg {
__u16 addr; /* 从机地址 */
__u16 flags; /* 标志 */
#define I2C_M_TEN 0x0010
#define I2C_M_RD 0x0001
#define I2C_M_STOP 0x8000
#define I2C_M_NOSTART 0x4000
#define I2C_M_REV_DIR_ADDR 0x2000
#define I2C_M_IGNORE_NAK 0x1000
#define I2C_M_NO_RD_ACK 0x0800
#define I2C_M_RECV_LEN 0x0400
__u16 len; /* 消息(本 msg)长度 */
__u8 *buf; /* 消息数据 */
};
1）读取数据示例
static int xxx_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
int ret;
struct i2c_msg msg[2];
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
msg[0].addr = client->addr; /* I2C 器件地址 */
msg[0].flags = 0; /* 标记为发送数据 */
msg[0].buf = ® /* 读取的首地址 */
msg[0].len = 1; /* reg长度*/
/* msg[1]读取数据 */
msg[1].addr = client->addr; /* I2C 器件地址 */
msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 标记为读取数据*/
msg[1].buf = val; /* 读取数据缓冲区 */
msg[1].len = len; /* 要读取的数据长度*/
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if(ret == 2) {
ret = 0;
} else {
printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\\n",ret, reg, len);
ret = -EREMOTEIO;
}
return ret;
}
因为 I2C 读取数据的时候要先发送要读取的寄存器地址，然后再读取数据，所以需要准备两个 i2c_msg。一个用于发送寄存器地址，一个用于读取寄存器值。
msg[0]，将 flags 设置为 0，表示写数据
msg[1]，将 flags 设置为 I2C_M_RD，表示读取数据
2）写数据示例
static int xxx_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 b[256];
struct i2c_msg msg;
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */
memcpy(&b[1],buf,len); /* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */
msg.addr = client->addr; /*I2C设备地址 */
msg.flags = 0; /* 标记为写数据 */
msg.buf = b; /* 要写入的数据缓冲区 */
msg.len = len + 1; /* 要写入的数据长度 */
return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
I2C 写操作要比读操作简单一点，一个 i2c_msg 即可。
1） 数组 b 用于存放寄存器首地址和要发送的数据
2） len 为 len+1 加上一个字节的寄存器地址
5.2、I2C 设备驱动编写
以上的知识只有在做SOC开发的时候，才会去考虑。所使用的芯片，基本都已经帮我们做好了。驱动开发人员只需要编写 i2c_driver 与 i2c_client
原理图：
一、I2C 设备信息描述（i2c_client）
1、未使用设备树
在未使用设备树的时候需要在 BSP 里面使用 i2c_board_info 结构体来描述一个具体的 I2C 设备.
struct i2c_board_info {
char type[I2C_NAME_SIZE]; /* I2C 设备名字 */
unsigned short flags; /* 标志 */
unsigned short addr; /* I2C 器件地址 */
void *platform_data;
struct dev_archdata *archdata;
struct device_node *of_node;
struct fwnode_handle *fwnode;
int irq;
};
type 和 addr 这两个成员变量是必须要设置的，一个是 I2C 设备的名字，一个是 I2C 设备的
器件地址
static struct i2c_board_info mx27_3ds_i2c_camera = {
I2C_BOARD_INFO("ov2640", 0x30),
};
I2C_BOARD_INFO 是一个宏，定义如下
#define I2C_BOARD_INFO(dev_type, dev_addr) \\
.type = dev_type, .addr = (dev_addr)
2、使用设备树
1、IO 修改或添加
设置管脚复用，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts
pinctrl_i2c1: i2c1grp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL 0x4001b8b0
MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA 0x4001b8b0
>;
};
pinctrl_i2c1 就是 I2C1 的 IO 节点，这里将 UART4_TXD 和 UART4_RXD 这两个 IO 分别
复用为 I2C1_SCL 和 I2C1_SDA，电气属性都设置为 0x4001b8b0。
2、在 i2c1 节点追加 ap3216c 子节点
&i2c1 {
clock-frequency = <100000>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
ap3216c@1e {
compatible = "alientek,ap3216c";
reg = <0x1e>;
};
};
- ap3216c 子节点，@后面的“1e”是 ap3216c 的器件地址
- 设置 compatible 值为“alientek,ap3216c”;
- reg 属性也是设置 ap3216c 器件地址的，因此 reg 设置为 0x1e
- I2C地址在手册中查找，手册中的摘抄如下：
I2C Slave Address
The slave addresses have 7 bits. A read/write bit should be appended to the slave address by the master device to properly communicate with the device. The slave address of this device is 0x1E
二、i2c_driver 驱动模板：
/* AP3216C操作函数 */
static const struct file_operations xxx_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = xxx_open,
.read = xxx_read,
.release = xxx_release,
};
//读取函数
static ssize_t xxx_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
}
static int xxx_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
//注册ops读写功能
}
static const struct i2c_device_id xxx_id[] = {
{"alientek,ap3216c", 0},
{}
};
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
{ .compatible = "alientek,ap3216c" },
{ /* Sentinel */ }
};
/* i2c驱动结构体 */
static struct i2c_driver xxx_driver = {
.probe = xxx_probe,
.remove = xxx_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "ap3216c",
.of_match_table = xxx_of_match,
},
.id_table = ap3216c_id,
};
static int __init xxx_init(void)
{
int ret = 0;
ret = i2c_add_driver(&xxx_driver);
return ret;
}
static void __exit xxx_exit(void)
{
i2c_del_driver(&xxx_driver);
}
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);
分析一下i2c_del_driver
i2c_del_driver实现关系很复杂，函数调用关系
i2c_add_driver
i2c_register_driver
driver_register(&i2c_driver->driver),
bus_add_driver(struct device_driver *drv)
driver_attach(struct device_driver *drv)
bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach)
__driver_attach
driver_probe_device(structdevice_driver *drv, struct device *dev)
really_probe
重点看一下后面的两个函数
int driver_probe_device(structdevice_driver *drv, struct device *dev)
{
//step1:match
if (drv->bus->match && !drv->bus->match(dev, drv))
goto done;
//step2:probe
ret = really_probe(dev, drv);
}
//执行probe函数
static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
//调用的驱动所属总线的probe函数：
if (dev->bus->probe) {
ret = dev->bus->probe(dev);
}
//调用的驱动中的probe函数：
else if (drv->probe) {
ret = drv->probe(dev);
}
}
2、根据上面的模板，实现AP3216C 驱动编写（driver）重点实现
实例如下：
手册中的命令码：
头文件ap3216creg.h信息根据手册中的地址定义
#define AP3216C_ADDR 0X1E /* AP3216C地址 */
/* AP3316C寄存器 */
#define AP3216C_SYSTEMCONG 0x00 /* 配置寄存器 */
#define AP3216C_INTSTATUS 0X01 /* 中断状态寄存器 */
#define AP3216C_INTCLEAR 0X02 /* 中断清除寄存器 */
#define AP3216C_IRDATALOW 0x0A /* IR数据低字节 */
#define AP3216C_IRDATAHIGH 0x0B /* IR数据高字节 */
#define AP3216C_ALSDATALOW 0x0C /* ALS数据低字节 */
#define AP3216C_ALSDATAHIGH 0X0D /* ALS数据高字节 */
#define AP3216C_PSDATALOW 0X0E /* PS数据低字节 */
#define AP3216C_PSDATAHIGH 0X0F /* PS数据高字节 */
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include "ap3216creg.h"
#define AP3216C_CNT 1
#define AP3216C_NAME "ap3216c"
struct ap3216c_dev {
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
struct device_node *nd; /* 设备节点 */
int major; /* 主设备号 */
void *private_data; /* 私有数据 */
unsigned short ir, als, ps; /* 三个光传感器数据 */
};
static struct ap3216c_dev ap3216cdev;
//读寄存器中的值，两个i2c_msg 读前先写地址flags = 0，读的时候flags = I2C_M_RD
static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
int ret;
struct i2c_msg msg[2];
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
msg[0].addr = client->addr; /* ap3216c地址 表示哪个I2C设备*/
msg[0].flags = 0; /* 发送数据 */
msg[0].buf = ® /* 读取的首地址 */
msg[0].len = 1; /* reg长度*/
/* msg[1]读取数据 */
msg[1].addr = client->addr; /* ap3216c地址 表示哪个I2C设备*/
msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 读取数据*/
msg[1].buf = val; /* 读取数据缓冲区 */
msg[1].len = len; /* 要读取的数据长度*/
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if(ret == 2) {
ret = 0;
} else {
printk("i2c msg failed=%d\\n",ret);
ret = -EREMOTEIO;
}
return ret;
}
//写的时候比较简单，值要一个i2c_msg，数组b 寄存器地址+数据
static s32 ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 b[256];
struct i2c_msg msg;
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
b[0] = reg;
memcpy(&b[1],buf,len);
msg.addr = client->addr; /* ap3216c地址 表示哪个I2C设备*/
msg.flags = 0;
msg.buf = b;
msg.len = len + 1; /* 要写入的数据长度 + 1 */
return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
//读取一个寄存器
static unsigned char ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg)
{
u8 data = 0;
ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1);
return data;
}
//写一个寄存器
static void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data)
{
u8 buf = 0;
buf = data;
ap3216c_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
/*
* @description : 读取AP3216C的数据，读取原始数据，包括ALS,PS和IR, 注意！
* : 如果同时打开ALS,IR+PS的话两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms
*/
void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev)
{
unsigned char i =0;
unsigned char buf[6];
/* 循环读取所有传感器数据 */
for(i = 0; i < 6; i++)
{
buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i); //读取6次值，先地位后高位
}
if(buf[0] & 0X80) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
dev->ir = 0;
else /* 读取IR传感器的数据 buf[1]:高8位，buf[0]：低八位中取出其中的低两位 */
dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03);
dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; /* 读取ALS传感器的数据 */
if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
dev->ps = 0;
else /* 读取PS传感器的数据 */
dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F);
}
static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &ap3216cdev;
/* 初始化AP3216C */
//AP3216C_SYSTEMCONG= 0x00 为配置功能，0x04为 软复位，0x03为激活功能
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04); /* 软复位AP3216C */
mdelay(50); /* AP3216C复位最少10ms */
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03); /* 激活ALS、PS+IR */
return 0;
}
static ssize_t ap3216c_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
short data[3];
long err = 0;
struct ap3216c_dev *dev = (struct ap3216c_dev *)filp->private_data;
ap3216c_readdata(dev);
data[0] = dev->ir;
data[1] = dev->als;
data[2] = dev->ps;
err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data));//读出的数据，返回给用户
return 0;
}
static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* AP3216C操作函数 ，与应用层呼应*/
static const struct file_operations ap3216c_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = ap3216c_open,
.read = ap3216c_read,
.release = ap3216c_release,
};
//驱动与设备匹配后执行probe
static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
/* 1、构建设备号 */
if (ap3216cdev.major) {
ap3216cdev.devid = MKDEV(ap3216cdev.major, 0);
register_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
} else {
alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid, 0, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
ap3216cdev.major = MAJOR(ap3216cdev.devid);
}
/* 2、注册设备 */
cdev_init(&ap3216cdev.cdev, &ap3216c_ops);//ops 操作函数
cdev_add(&ap3216cdev.cdev, ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);
/* 3、创建类 */
ap3216cdev.class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME);
if (IS_ERR(ap3216cdev.class)) {
return PTR_ERR(ap3216cdev.class);
}
/* 4、创建设备 */
ap3216cdev.device = device_create(ap3216cdev.class, NULL, ap3216cdev.devid, NULL, AP3216C_NAME);
if (IS_ERR(ap3216cdev.device)) {
return PTR_ERR(ap3216cdev.device);
}
ap3216cdev.private_data = client;//i2c_client 结构体
return 0;
}
//注销
static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client)
{
cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);
device_destroy(ap3216cdev.class, ap3216cdev.devid);
class_destroy(ap3216cdev.class);
return 0;
}
/* 传统匹配方式ID列表 */
static const struct i2c_device_id ap3216c_id[] = {
{"alientek,ap3216c", 0},
{}
};
//设备树匹配列表 ，compatible与设备树的一致
static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = {
{ .compatible = "alientek,ap3216c" },
{ /* Sentinel */ }
};
//i2c驱动结构体
static struct i2c_driver ap3216c_driver = {
.probe = ap3216c_probe,
.remove = ap3216c_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "ap3216c",
.of_match_table = ap3216c_of_match, //设备树匹配
},
.id_table = ap3216c_id,
};
//入口函数
static int __init ap3216c_init(void)
{
int ret = 0;
//添加i2c驱动
ret = i2c_add_driver(&ap3216c_driver);
return ret;
}
//出口函数
static void __exit ap3216c_exit(void)
{
i2c_del_driver(&ap3216c_driver);
}
module_init(ap3216c_init);
module_exit(ap3216c_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
数据处理理解
在读取数据时，根据条件判断位，和高低八位，将数据组合在一起。
例如在读取ir数据时，data[0]最低两位有效，data[1]为数据高8位
所以ir= data[1] <<2 | data[0]&0x03 ;
同理 als = data[3]<<8 | data[2];
ps = data[5]<<4 | data[3]&0x0F;
3）应用程序编写：
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
char *filename;
unsigned short databuf[3];
unsigned short ir, als, ps;
int ret = 0;
if (argc != 2) {
printf("Error Usage!\\r\\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0) {
printf("can't open file %s\\r\\n", filename);
return -1;
}
while (1) {
ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(ret == 0) { /* 数据读取成功 */
ir = databuf[0]; /* ir传感器数据 */
als = databuf[1]; /* als传感器数据 */
ps = databuf[2]; /* ps传感器数据 */
printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\\r\\n", ir, als, ps);
}
usleep(200000); /*100ms */
}
close(fd); /* 关闭文件 */
return 0;
}
以上是关于linux 深入理解I2C内核驱动的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章