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文章目录

- 一、I2C驱动框架
- - 1.1 裸机I2C驱动框架
  - 1.2 linux下的 I2C驱动框架
  - 1.3 I2C总线驱动
  - 1.4 I2C设备结构体
  - 1.5 添加 I2C设备信息
- 二、驱动编写和测试
- - 2. 驱动源码
  - 3. 测试app

我们写了四份文件： bsp_i2c.c、bsp_i2c.h、 bsp_ap3216c.c 和 bsp_ap3216c.h。前两个是 I.MX6U 的 IIC 接口驱动，后两个文件是 AP3216C 这个 I2C 设备驱动文件。相当于两部分驱动：I2C 主机驱动和 I2C 设备驱动。首先编写 iic 控制器驱动：bsp_i2c.c、bsp_i2c.h。向外提供 i2c_master_transfer 函数。然后写具体的 iic设备驱动：bsp_ap3216c.c 和 bsp_ap3216c.h

1.2 linux下的 I2C驱动框架

不管是什么 iic 芯片可以通过此函数读写。 iic驱动控制器和具体的iic设备驱动分开。只要写一次。iic驱动控制器，那么所有的 iic设备驱动可用于使用。一般 iic控制器驱动器由半导体原厂书写，符合要求linux开发人员负责框架具体的iic设备驱动，iic需要调用设备驱动 iic驱动控制器。

1.3 I2C总线驱动

内核已经写好了，我们不再需要管了。

I2C在内核中使用适配器 i2c_adapter 结构体。定义在 include/linux/i2c.h。

I2C适配器驱动的核心是：申请 i2c_adapter 结构体，然后初始化，最后注册。初始化完成 i2c_adapter 结构体后，使用i2c_add_adapter 或者 i2c_add_numbered_adapter 内核注册 i2c适配器驱动。 i2c_adapter 结构中有一个重要的成员变量： struct i2c_algorithm，这个结构包含了 i2c控制器访问 i2c设备的 api接口函数。需要开发iic实现适配器的开发者。 struct i2c_adapter -> struct i2c_algorithm ->master_xfer 此函数就是 i2c控制器最终驱动数据收发。(这个函数很重要)

搜索设备树文件（imx6ull.dtsi）中搜索 compatible 找到节点对应的属性值i2c适配器驱动文件如下：drivers/i2c/busses/i2c-imx.c。

利用 platform_driver 来引入？

驱动与设备匹配后，i2c_imx_probe 函数会执行。

NXP构建结构：struct imx_i2c_struct，包含 imx6u 的 i2c 相关属性。该结构包含在内。 struct i2c_adapter。

设置 i2c_adapter 下的 i2c_algorithm 为 i2c_imx_algo。 base 内存映射后 i2c适配器基地址。

i2c_imx_isr 是 i2c 读取相关寄存器的中断处理函数。

static struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = { 
          .master_xfer = i2c_imx_xfer,  /* 返回 i2c 可以操作适配器提供的功能... */  .functionality = i2c_imx_func,  };

通过 imx6u 的 i2c适配器读取 i2c 或者向 i2c 当设备写入数据时，数据写入数据时 i2c_imx_xfer 函数。

1.4 I2C设备结构体

我们需要自己写这个。

i2c_client：表示 i2c 设备。不需要我们自己创建 i2c_client。一般在设备树中加入具体内容 i2c芯片，比如设备树中 i2c1节点下的 fxls8471.内核在分析设备树时就会知道这一点 i2c 设备，然后创建相应的设备 i2c_client。

i2c 设备驱动框架，i2c_driver 初始化和注册。i2c_driver 本章的重点是我们需要自己创建和实现的。i2c驱动程序是初始化 i2c_driver ，然后注册系统 i2c_driver。注册使用函数：i2c_register_driver 或 i2c_add_driver。注销 i2c_driver：使用函数 i2c_del_driver

i2c_transfer 数据传输函数。

1.5 添加 I2C设备信息

添加设备树。i2c设备挂载在哪个 i2c在控制器下添加相应的节点。

二、驱动编写和测试

在 i2c 上接了一个 ap3216c。

UART4_RXD 作为 I2C1_SDA；UART4_TXD 作为 I2C1_SCL。设备树中的 pinctrl 设置这两个结点 gpio 即可。注意，原理图中的 AP_INT 引脚是中断引脚，本实验不中断。 pinctrl 引脚不初始化。

一个 i2c 没有两个设备地址相同。

1.修改设备树 io 相关，添加 ap3216c 设备节点相关

&i2c1 { 
          clock-frequency = <100000>;  pinctrl-names = "default";  pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;  status = "okay";

	/* 地址 1e 从数据手册中获取 */
	ap3216c@1e { 
        
		compatible = "alientek,ap3216c";
		reg = <0x1e>;

	};
};

在系统中可以看到对应的设备节点

/sys/bus/i2c/devices # 
/sys/bus/i2c/devices # 
/sys/bus/i2c/devices # ls 0-001e/
modalias   name       of_node    power      subsystem  uevent
/sys/bus/i2c/devices # 
/sys/bus/i2c/devices # 
/sys/bus/i2c/devices # cat 0-001e/name 
ap3216c
/sys/bus/i2c/devices #

加载驱动并且匹配设备树后可以在系统中查看

/lib/modules/4.1.15 # ls /sys/bus/i2c/drivers
ap3216c             mc13xxx             stmpe-i2c
at24                mma8450             tlv320aic23-codec
da9052              ov2640              tsc2007
dummy               pca953x             vtl_ts
egalax_ts           pfuze100-regulator  wm8962
ir-kbd-i2c          sgtl5000
/lib/modules/4.1.15 #

现在的驱动匹配都是靠compatible和设备树结点中的节点进行比较，成功了执行probe函数。

2、编写驱动框架，I2C设备驱动框架，字符设备驱动框架（非必须，只是为了便于测试。若是触摸屏，则可以采用input子系统框架）。

3、初始化 ap3216c 芯片。实现 file_operations 中的成员函数。重点就是通过 i2c控制器（适配器）来向 ap3216c 里面发送或者读取数据。这里使用 i2c_transfer 这个 api 函数来完成数据的传输。定义在文件 i2c-core.c

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
adap: i2c设备对应的适配器，就是i2c接口。当 i2c设备和驱动匹配以后，probe函数会执行，probe函数传递进来的第一个参数就是 i2c_client，在
		i2c_client 里面保存了此 i2c 设备对应的适配器，即 i2c_adapter。
msgs：就是构成的 i2c 传输数据。struct i2c_msg 数据类型定义在 i2c-imx.c

具体的读写流程参考裸机26讲。读看起来要四步，实际只要两步？写一步就行，只需要一个msg

支持环境光强度(ALS 16bit)、接近距离(PS 10bit)和红外线强度(IR 10bit)

2. 驱动源码

#include<linux/module.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/io.h>
#include<linux/uaccess.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/device.h>
#include<linux/of.h>
#include<linux/of_address.h>
#include<linux/of_irq.h>
#include<linux/gpio.h>
#include<linux/of_gpio.h>
#include<linux/atomic.h>
#include<linux/timer.h>
#include<linux/string.h>
#include<linux/jiffies.h>
#include<linux/irq.h>
#include<asm/mach/map.h>
#include<asm/uaccess.h>
#include<asm/io.h>
#include<linux/interrupt.h>

#include<linux/delay.h>
#include<linux/i2c.h>
#include"ap3216creg.h"


#define AP3216C_CNT 1
#define AP3216C_NAME "ap3216c"

//#define READ_USE_KERNEL_API

static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client,
                            const struct i2c_device_id *id);
static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client);
static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp);
static ssize_t ap3216c_read(struct file *filp, 
                            char __user *buf, 
                            size_t cnt, 
                            loff_t *offt);
static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp);


/* 传统 设备文件和驱动文件 匹配表 */
static struct i2c_device_id ap3216c_id[] = { 
        
    { 
        "alientek,ap3216c", 0},
    { 
        },
};

/* 使用设备树的匹配表 */
static struct of_device_id ap3216c_of_match[] = { 
        
    { 
        .compatible = "alientek,ap3216c"},
    { 
        },
};

/* i2c_driver 结构体*/
static struct i2c_driver ap3216c_driver = { 
        
	/* 与设备树中的节点匹配时会执行此函数 */
    .probe = ap3216c_probe,
    .remove = ap3216c_remove, /* 一般都是初始化这两个函数 */
    /* 继承 struct device_driver */
    .driver = { 
        
        .name = "ap3216c",
        .owner = THIS_MODULE,
        /* 使用设备树时的匹配表 */
        .of_match_table = of_match_ptr(ap3216c_of_match),
    },
    /* 传统匹配表 */
    .id_table = ap3216c_id,
};

static struct file_operations ap3216c_fops = { 
        
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = ap3216c_open,
	.read = ap3216c_read,
	.release = 	ap3216c_release,
};


/* 自定义设备类型 */
struct ap3216c_dev { 
        
    int major;
    int minor;
    dev_t devid;
    struct cdev cdev;
    /* 注意下面两个是结构体指针 */
    struct class *class;
    struct device *device;
    /* 用于指向 struct i2c_client */
    void *private_data;
    /* ap32216c：3个传感器数据 */
    u16 ir, als, ps;
};

static struct ap3216c_dev ap3216c;

static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int n);
static int ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, int n);
#ifdef READ_USE_KERNEL_API
static s32 ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg);
#else
static u8 ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg);
#endif
static  void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data);
void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev);


/* * 驱动文件和设备（树节点）匹配时会执行此函数， * 此函数里面搭建字符设备框架， * 注意设备树中的设备节点和驱动文件匹配以后，系统会分配 * 一个 struct i2c_client 来表示此 i2c设备，这个 i2c_client * 会作为参数传入。 */
static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client,
                            const struct i2c_device_id *id) { 
        
    int ret = 0;
    printk("%s(%d):\n", __FILE__, __LINE__);

    /* 选择由系统来分配一个设备号 */
    ap3216c.major = 0;

    if (ap3216c.major) { 
        	/* 定义了设备号 */
		ap3216c.devid = MKDEV(ap3216c.major, 0);
		/* 内部调用 __register_chrdev_region *详见94，chrdevs哈希表。 */
		ret  = register_chrdev_region(ap3216c.devid, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
	} else { 
        				/* 没有定义设备号 */
		/* 内部调用 __register_chrdev_region * 由系统分配设备号 */
		ret = alloc_chrdev_region(&ap3216c.devid, 0, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
		ap3216c.major = MAJOR(ap3216c.devid);	/* 获取分配号的主设备号 */
		ap3216c.minor = MINOR(ap3216c.devid);	/* 获取分配号的次设备号 */
	}
    if(ret < 0) { 
        
        printk("%s(%d):error\n", __FILE__, __LINE__);
        goto fail_devid;
    }
    
	printk("ap3216c major=%d,minor=%d\r\n",ap3216c.major, ap3216c.minor);	
	
	/* 2、初始化cdev */
	ap3216c.cdev.owner = THIS_MODULE;
	/* 将fops赋值给cdev的成员变量 */
	cdev_init(&ap3216c.cdev, &ap3216c_fops);
	/* 将设备号赋给cdev，然后将cdev放入哈希表cdev_map->probe */
	ret = cdev_add(&ap3216c.cdev, ap3216c.devid, AP3216C_CNT);
    if(ret < 0) { 
        
        printk("%s(%d):error\n", __FILE__, __LINE__);
        goto fail_cdev;
    }

	/* 3、创建类 */
	ap3216c.class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME);
	if (IS_ERR(ap3216c.class)) { 
        
        ret = PTR_ERR(ap3216c.class);
		printk("%s(%d):error\n", __FILE__, __LINE__);
        goto fail_class;
	}

	/* 5、创建设备 */
	ap3216c.device = device_create(ap3216c.class, NULL, ap3216c.devid, NULL, AP3216C_NAME);
	if (IS_ERR(ap3216c.device)) { 
        
        ret = PTR_ERR(ap3216c.device);
		printk("%s(%d):error\n", __FILE__, __LINE__);
        goto fail_device;
	}
    
    ap3216c.private_data = client;
    return 0;

fail_device:
    class_destroy(ap3216c.class);
fail_class:
    cdev_del(&ap3216c.cdev);
fail_cdev:
    unregister_chrdev_region(ap3216c.devid, AP3216C_CNT);
fail_devid:
    return ret;
}

static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client) { 
        
    printk("%s(%d):\n", __FILE__, __LINE__);
    /* 注销字符设备驱动,删除cdev */
	cdev_del(&ap3216c.cdev);
	/* 注销设备号 */
	unregister_chrdev_region(ap3216c.devid, AP3216C_CNT); 

	device_destroy(ap3216c.class, ap3216c.devid);
	class_destroy(ap3216c.class);
    return 0;
}

/* 在此函数中初始化 ap3216c */
static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{ 
        
#ifdef READ_USE_KERNEL_API
    s32 value;
#else
    u8 value = 0;
#endif

	filp->private_data = &ap3216c; /* 设置私有数据 */
    printk("%s(%d):\n", __FILE__, __LINE__);

    /* 初始化 ap3216c 相关寄存器*/
    ap3216c_write_reg(&ap3216c, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x4);/*0x4 means reset*/
    /* 在两次写操作之间加上延时 */
    mdelay(50);
    ap3216c_write_reg(&ap3216c, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x3);
    printk("%s(%d):\n", __FILE__, __LINE__);
    /* 读写测试，先写后读 */
    value = ap3216c_read_reg(&ap3216c, AP3216C_SYSTEMCONG);
    printk("%s(%d):AP3216C_SYSTEMCONG = %#x\n", __FILE__, __LINE__, value);

	return 0;
}


/* 此函数是 file_operations 的成员函数， * 通过此函数向 用户空间app返回原始数据。 */
static ssize_t ap3216c_read(struct file *filp, 
                            char __user *buf, 
                            size_t cnt, 
                            loff_t *offt)
{ 
        
    long err = 0;
    u16 data[3];
    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));
    if(err) { 
        
		printk("%s(%d):fail.\n", __FILE__, __LINE__);
		return -1;
	}

	return 0;
}

static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{ 
        
    struct ap3216c_dev *dev = (struct ap3216c_dev* )filp->private_data;
    printk("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __func__);
	return 0;
}

/* 从ap3216c的某个寄存器读取n字节的数据到val*/
static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int n) { 
        
    struct i2c_msg msg[2];
    struct i2c_client *client = dev->private_data;

    /*msg[0] 负责发送尧都区的寄存器首地址*/
    /* 从机地址也就是ap3216c的设备地址可从i2c_client获取,i2c_client 在驱动设备匹配后由内核分配， * 内含这个i2c设备的所有信息。 */ 
    msg[0].addr = client->addr;
    /* 表示数据传送方向是写从机 */
    msg[0].flags = 0;
    /* 要发送的数据的内容是寄存器地址 */
    msg[0].buf = &reg;
    /* 要发送的数据所占的字节数 */
    msg[0].len = 1;

    /* msg[1] 用来读从机*/
    msg[1].addr = client->addr;
    /* 此flag表示数据传送方向是读从机 */
    msg[1].flags = I2C_M_RD;
    /* 接收到的数据保存在 val */
    msg[1].buf = val;
    /* 要读取的数据长度 */
    msg[1].len = n;

 	/* 内核提供的数据传送api，可以双向传输数据 */
    return i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
}

/* 向ap3216的某个寄存器写n个数据*/
static int ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, int n) { 
        
    u8 b[256];
    struct i2c_msg msg;
    struct i2c_client *client = dev->private_data;

    /* 构建要发送的数据，寄存器地址，后接数据内容 */
    b[0] = reg;
    memcpy(b+1, buf, n);

    msg.addr = client->addr;
    /* 表示数据传送方向是写从机 */
    msg.flags = 0;
    /* 寄存器地址和数据合在一起一次性发送出去 */
    msg.buf = b;
    msg.len = n+1;

    /* 内核提供的数据传送api，双向传输 */
    return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}

#ifdef READ_USE_KERNEL_API
/* 内核提供的读取寄存器单个数据的值 */
static s32 ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg) { 
        
    return i2c_smbus_read_byte_data(dev->private_data, reg);
}

#else
static u8 ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg) { 
        
    u8 data = 0;
    ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1);
    return data;
}
#endif
/* 读取ap3216c 1个字节的数据 */
static  void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data 
        标签： tir传感器
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