前言

记录嵌入式驱动学习笔记

一、Linux内核对I2C总线的支持

1.1、理解I2C设备驱动、I2C总线驱动以及I2C核心之间的关系

I2C总线式驱动开发-LMLPHP


I2C设备驱动:
即挂接在I2C总线上的二级外设的驱动,也称客户(client)驱动,实现对二级外设的各种操作,二级外设的几乎所有操作全部依赖于对其自身内部寄存器的读写,对这些二级外设寄存器的读写又依赖于I2C总线的发送和接收。
I2C总线驱动:
即对I2C总线自身控制器的驱动,一般SOC芯片都会提供多个I2C总线控制器,每个I2C总线控制器提供一组I2C总线(SDA一根+SCL一根),每一组被称为一个I2C通道,Linux内核里将I2C总线控制器叫做适配器(adapter),适配器驱动主要工作就是提供通过本组I2C总线与二级外设进行数据传输的接口,每个二级外设驱动里必须能够获得其对应的adapter对象才能实现数据传输。
I2C核心:
承上启下,为I2C设备驱动和I2C总线驱动开发提供接口,为I2C设备驱动层提供管理多i2c_driver、i2c_client对象的数据结构,为I2C总线驱动层提供多个i2c_algorithm、i2c_adapter对象的数据结构。

1.2、i2c二级外设驱动开发涉及到核心结构体及其相关接口函数:

i2c二级外设驱动开发涉及到核心结构体及其相关接口函数:

struct i2c_board_info {
    char        type[I2C_NAME_SIZE];
    unsigned short  flags;
    unsigned short  addr;
    void        *platform_data;
    struct dev_archdata *archdata;
    struct device_node *of_node;
    int     irq;
};
/*用来协助创建i2c_client对象 相当于总线平台的devices
重要成员
type:用来初始化i2c_client结构中的name成员
flags:用来初始化i2c_client结构中的flags成员 置0表示7位的从设备地址
addr:用来初始化i2c_client结构中的addr成员 从设备地址
platform_data:用来初始化i2c_client结构中的.dev.platform_data成员
archdata:用来初始化i2c_client结构中的.dev.archdata成员
irq:用来初始化i2c_client结构中的irq成员

关键就是记住该结构和i2c_client结构成员的对应关系。在i2c子系统不直接创建i2c_client结构,只是提供struct i2c_board_info结构信息,让子系统动态创建,并且注册。
*/
struct i2c_client {
    unsigned short flags;
    unsigned short addr;
    char name[I2C_NAME_SIZE];
    struct i2c_adapter *adapter;
    struct i2c_driver *driver;
    struct device dev;
    int irq;
    struct list_head detected;
};
/*重要成员:
flags:地址长度,如是10位还是7位地址,默认是7位地址。如果是10位地址器件,则设置为I2C_CLIENT_TEN
addr:具体I2C器件如(at24c02),设备地址,低7位
name:设备名,用于和i2c_driver层匹配使用的,可以和平台模型中的平台设备层platform_driver中的name作用是一样的。
adapter:本设备所绑定的适配器结构(CPU有很多I2C适配器,类似单片机有串口1、串口2等等,在linux中每个适配器都用一个结构描述)
driver:指向匹配的i2c_driver结构,不需要自己填充,匹配上后内核会完成这个赋值操作
dev:内嵌的设备模型,可以使用其中的platform_data成员传递给任何数据给i2c_driver使用。
irq:设备需要使用到中断时,把中断编号传递给i2c_driver进行注册中断,如果没有就不需要填充。(有的I2C器件有中断引脚编号,与CPU相连)
*/

/* 获得/释放 i2c_adapter 路径:i2c-core.c linux-3.5\drivers\i2c */
/*功能:通过i2c总线编号获得内核中的i2c_adapter结构地址,然后用户可以使用这个结构地址就可以给i2c_client结构使用,从而实现i2c_client进行总线绑定,从而增加适配器引用计数。
返回值:
NULL:没有找到指定总线编号适配器结构
非NULL:指定nr的适配器结构内存地址*/ 
//从设备获取i2c通道 0~7一共8通道
struct i2c_adapter *i2c_get_adapter(int nr);


/*减少引用计数:当使用·i2c_get_adapter·后,需要使用该函数减少引用计数。(如果你的适配器驱动不需要卸载,可以不使用)*/
void i2c_put_adapter(struct i2c_adapter *adap);

/*
功能:根据参数adap,info,addr,addr_list动态创建i2c_client并且进行注册
参数:
adap:i2c_client所依附的适配器结构地址
info:i2c_client基本信息
addt_list: i2c_client的地址(地址定义形式是固定的,一般是定义一个数组,数组必须以I2C_CLIENT_END结束,示例:unsigned short ft5x0x_i2c[]={0x38,I2C_CLIENT_END};
probe:回调函数指针,当创建好i2c_client后,会调用该函数,一般没有什么特殊需求传递NULL。
返回值:
非NULL:创建成功,返回创建好的i2c_client结构地址
NULL:创建失败
*/

//在众多地址中找一个可以匹配上的 不清楚设备地址值时使用
struct i2c_client * i2c_new_probed_device
(
 struct i2c_adapter *adap,
 struct i2c_board_info *info,
 unsigned short const *addr_list,
 int (*probe)(struct i2c_adapter *, unsigned short addr)
);
/*示例:
struct i2c_adapter *ad;
struct i2c_board_info info={""};

unsigned short addr_list[]={0x38,0x39,I2C_CLIENT_END};

//假设设备挂在i2c-2总线上
ad=i2c_get_adapter(2);

//自己填充board_info 
strcpy(inf.type,"xxxxx");
info.flags=0;
//动态创建i2c_client并且注册
//在众多地址中找一个可以匹配上的 不清楚设备地址值时使用
i2c_new_probed_device(ad,&info,addr_list,NULL);

i2c_put_adapter(ad);
*/

/*注销*/
void i2c_unregister_device(struct i2c_client *pclt)

//明确知道从设备地址值时使用该函数
 struct i2c_client * i2c_new_device
 (
     struct i2c_adapter *padap,
     struct i2c_board_info const *pinfo
 );
/*示例:
struct i2c_adapter *ad;
struct i2c_board_info info={
	I2C_BOARD_INFO(name,二级外设地址)
};
//假设设备挂在i2c-2总线上
ad=i2c_get_adapter(2);

//动态创建i2c_client并且注册
i2c_new_device(ad,&info);

i2c_put_adapter(ad);
*/
struct i2c_driver {
    unsigned int class;

    /* Standard driver model interfaces */
    int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
    int (*remove)(struct i2c_client *);

    /* driver model interfaces that don't relate to enumeration  */
    void (*shutdown)(struct i2c_client *);
    int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg);
    int (*resume)(struct i2c_client *);
	void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);

    /* a ioctl like command that can be used to perform specific functions
     * with the device.
     */
    int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg);

    struct device_driver driver;
    const struct i2c_device_id *id_table;

    /* Device detection callback for automatic device creation */
    int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);
    const unsigned short *address_list;
    struct list_head clients;
};
/*重要成员:
probe:在i2c_client与i2c_driver匹配后执行该函数
remove:在取消i2c_client与i2c_driver匹配绑定后后执行该函数
driver:这个成员类型在平台设备驱动层中也有,而且使用其中的name成员来实现平台设备匹配,但是i2c子系统中不使用其中的name进行匹配,这也是i2c设备驱动模型和平台设备模型匹配方法的一点区别
id_table:用来实现i2c_client与i2c_driver匹配绑定,当i2c_client中的name成员和i2c_driver中id_table中name成员相同的时候,就匹配上了。

补充:i2c_client与i2c_driver匹配问题
- i2c_client中的name成员和i2c_driver中id_table中name成员相同的时候
- i2c_client指定的信息在物理上真实存放对应的硬件,并且工作是正常的才会绑定上,并执行其中的probe接口函数这第二点要求和平台模型匹配有区别,平台模型不要求设备层指定信息在物理上真实存在就能匹配
*/

/*功能:向内核注册一个i2c_driver对象
返回值:0成功,负数 失败*/
#define i2c_add_driver(driver)     i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver);

/*功能:从内核注销一个i2c_driver对象
返回值:无 */
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver);
struct i2c_msg {
    __u16 addr; /* slave address            */
    __u16 flags;
#define I2C_M_TEN       0x0010  /* this is a ten bit chip address */
#define I2C_M_RD        0x0001  /* read data, from slave to master */
    __u16 len;      /* msg length               */
    __u8 *buf;      /* pointer to msg data          */
};
/* 重要成员:
addr:要读写的二级外设地址
flags:表示地址的长度,读写功能。如果是10位地址必须设置I2C_M_TEN,如果是读操作必须设置有I2C_M_RD······,可以使用或运算合成。
buf:要读写的数据指针。写操作:数据源 读操作:指定存放数据的缓存区
len:读写数据的数据长度
*/

/*i2c收发一体化函数,收还是发由参数msgs的成员flags决定*/
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
/*
功能:根据msgs进行手法控制
参数:
adap:使用哪一个适配器发送信息,一般是取i2c_client结构中的adapter指针作为参数
msgs:具体发送消息指针,一般情况下是一个数组
num:表示前一个参数msgs数组有多少个消息要发送的
返回值:
负数:失败
> 0 表示成功发送i2c_msg数量
*/

/*I2C读取数据函数*/
int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client, char *buf, int count)
/*功能:实现标准的I2C读时序,数据可以是N个数据,这个函数调用时候默认已经包含发送从机地址+读方向这一环节了
参数:
client:设备结构
buf:读取数据存放缓冲区
count:读取数据大小 不大于64k
返回值:
失败:负数
成功:成功读取的字节数
*/
    
/*I2C发送数据函数*/
int i2c_master_send(const struct i2c_client *client, const char *buf, int count)
/*功能:实现标准的I2C写时序,数据可以是N个数据,这个函数调用时候默认已经包含发送从机地址+写方向这一环节了
参数:
client:设备结构地址
buf:发送数据存放缓冲区
count:发送数据大小 不大于64k
返回值:
失败:负数
成功:成功发送的字节数
*/

二、I2C总线二级外设驱动开发方法-名称匹配

2.1、i2c二级外设client框架:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/i2c.h>

static struct i2c_board_info mpu6050_info = 
{
	I2C_BOARD_INFO("mpu6050",二级外设地址)   
};

static struct i2c_client *mpu6050_client;
static int __init mpu6050_dev_init(void)
{
    struct i2c_adapter *padp = NULL;
    //引用计数加一
    padp = i2c_get_adapter(i2c通道编号);
    //根据通道和mpu6050_info创建一个mpu6050_client对象
    mpu6050_client = i2c_new_device(padp,&mpu6050_info);
    //引用计数减一
    i2c_put_adapter(padp);
    return 0;
}
module_init(mpu6050_dev_init);

static void __exit mpu6050_dev_exit(void)
{
    i2c_unregister_device(mpu6050_client);
}
module_exit(mpu6050_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2.2、i2c二级外设驱动框架

//其它struct file_operations函数实现原理同硬编驱动

static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
    //做硬编驱动模块入口函数的活
}

static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{
    //做硬编驱动模块出口函数的活
}

//因为可以匹配多个所以是个数组
/*名称匹配时定义struct i2c_device_id数组*/
static struct i2c_device_id mpu6050_ids = 
{
    {"mpu6050",0},
    //.....
    {}
};

/*设备树匹配时定义struct of_device_id数组*/
static struct of_device_id mpu6050_dts =
{
    {.compatible = "invensense,mpu6050"},
    //....
    {}
};

/*通过定义struct i2c_driver类型的全局变量来创建i2c_driver对象,同时对其主要成员进行初始化*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = 
{
	.driver = {
        .name = "mpu6050",
        .owner = THIS_MODULE,
        //设备树匹配
        .of_match_table = mpu6050_dts,
    },
    .probe = mpu6050_probe,
    .remove = mpu6050_remove,
    //id匹配
    .id_table = mpu6050_ids,
};

/*以下其实是个宏,展开后相当于实现了模块入口函数和模块出口函数*/
module_i2c_driver(mpu6050_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");

2.3、I2C总线二级外设驱动-名称匹配相关代码

mpu6050.h

#ifndef MPU_6050_H
#define MPU_6050_H

struct accel_data
{
	unsigned short x;
	unsigned short y;
	unsigned short z;
};
struct gyro_data
{
	unsigned short x;
	unsigned short y;
	unsigned short z;
};

union mpu6050_data
{
	struct accel_data accel;
	struct gyro_data gyro;
	unsigned short temp;
};

#define MPU6050_MAGIC 'K'

#define GET_ACCEL _IOR(MPU6050_MAGIC,0,union mpu6050_data)
#define GET_GYRO _IOR(MPU6050_MAGIC,1,union mpu6050_data)
#define GET_TEMP _IOR(MPU6050_MAGIC,2,union mpu6050_data)


#endif

mpu6050_client.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/i2c.h>

//二级外设信息
static struct i2c_board_info mpu6050_info = 
{
	//与驱动模块i2c名称一致 从设备地址
	I2C_BOARD_INFO("mpu6050",0x68)
};

//定义i2c_client类型的全局指针
static struct i2c_client *gpmpu6050_client = NULL;

//模块入口函数
static int __init mpu6050_client_init(void)
{
	struct i2c_adapter *padp = NULL;
	//i2c5号 增加引用计数
	padp = i2c_get_adapter(5);
	//创建client对象 已知i2c二级外设
	gpmpu6050_client = i2c_new_device(padp,&mpu6050_info);
	//减去引用计数
	i2c_put_adapter(padp);
	return 0;
}

//模块出口函数
static void  mpu6050_client_exit(void)
{
	//删除client对象
	i2c_unregister_device(gpmpu6050_client);
}

module_init(mpu6050_client_init);
module_exit(mpu6050_client_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

mpu6050_drv.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/atomic.h>

//ioctl头文件
#include "mpu6050.h"

//mpu6050相关寄存器
#define SMPLRT_DIV 0x19
#define CONFIG 0x1A
#define GYRO_CONFIG 0x1B
#define ACCEL_CONFIG 0x1C

#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48

#define PWR_MGMT_1  0x6B

//mpu6050驱动程序
int major = 11;
int minor = 0;
int mpu6050_num  = 1;

struct mpu6050_dev
{
	//表示为一个字符设备
	struct cdev mydev;
	//匹配成功的devices的地址
	struct i2c_client *pclt;

};

struct mpu6050_dev *pgmydev = NULL;

//i2c读 1. i2c_client对象地址 2.要读的寄存器地址
int mpu6050_read_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg)
{
	//接收i2c_transfer函数返回值 判断读取是否成功
	int ret = 0;
	//寻址操作所需要的传输buf 里面填要读取寄存器的地址
	char txbuf[1] = {reg};
	//读取buf 
	char rxbuf[1] = {0};

	struct i2c_msg msg[2] = 
	{
		//mpu6050地址 七位设备地址长度 buf长度为1 读取寄存器的地址 完成寻址
		{pclt->addr,0,1,txbuf},
		//mpu6050地址 读数据的宏 buf长度为1 读取到该buf内
		{pclt->addr,I2C_M_RD,1,rxbuf}
	};

/*i2c收发一体化函数,收还是发由参数msgs的成员flags决定*/
/*
功能:根据msgs进行手法控制
参数:
adap:使用哪一个适配器发送信息,一般是取i2c_client结构中的adapter指针作为参数
msgs:具体发送消息指针,一般情况下是一个数组
num:表示前一个参数msgs数组有多少个消息要发送的
返回值:
负数:失败
> 0 表示成功发送i2c_msg数量
*/
	ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
	if(ret < 0)
	{
		printk("ret = %d,in mpu6050_read_byte\n",ret);
		return ret;
	}

	return rxbuf[0];
}

//i2c写 1. i2c_client对象地址 2.要写的寄存器地址 3.要写入的数据
int mpu6050_write_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg,unsigned char val)
{
	int ret = 0;
	//写数据 要写入的寄存器  要写入的数据
	char txbuf[2] = {reg,val};
	
	//写数据只需要一个msg
	struct i2c_msg msg[1] = 
	{
		//mpu6050地址 七位设备地址长度 buf长度为2 要写入的buf内容
		{pclt->addr,0,2,txbuf},
	};

	ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
	if(ret < 0)
	{
		printk("ret = %d,in mpu6050_write_byte\n",ret);
		return ret;
	}

	return 0;
}


int mpu6050_open(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
	pfile->private_data =(void *) (container_of(pnode->i_cdev,struct mpu6050_dev,mydev));
	
	return 0;
}

int mpu6050_close(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
	return 0;
}

//通过ioctl来获取mpu6050数据 
long mpu6050_ioctl(struct file *pfile,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
	struct mpu6050_dev *pmydev = (struct mpu6050_dev *)pfile->private_data;
	//mpu6050数据结构体 在头文件里 
	union mpu6050_data data;
	//仅实现了读取到局部变量data里 需要发送给应用层 通过 copy to user
	switch(cmd)
	{
		case GET_ACCEL:
			data.accel.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_L);
			data.accel.x |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_H) << 8;
			
			data.accel.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_L);
			data.accel.y |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_H) << 8;

			data.accel.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_L);
			data.accel.z |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_H) << 8;
			break;
		case GET_GYRO:
			data.gyro.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_L);
			data.gyro.x |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_H) << 8;
			
			data.gyro.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_L);
			data.gyro.y |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_H) << 8;

			data.gyro.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_L);
			data.gyro.z |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_H) << 8;
			break;
		case GET_TEMP:
			data.temp = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_L);
			data.temp = |mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_H) << 8;
			break;
		default:
			return -EINVAL;
	}

	//强转成(void *) 返回非0表示失败
	if(copy_to_user((void *)arg,&data,sizeof(data)))
	{
		return -EFAULT;
	}

	return sizeof(data);
}

//mpu6050初始化 寄存器
void init_mpu6050(struct i2c_client *pclt)
{
	mpu6050_write_byte(pclt,PWR_MGMT_1,0x00);
	mpu6050_write_byte(pclt,SMPLRT_DIV,0x07);
	mpu6050_write_byte(pclt,CONFIG,0x06);
	mpu6050_write_byte(pclt,GYRO_CONFIG,0xF8);
	mpu6050_write_byte(pclt,ACCEL_CONFIG,0x19);
}

struct file_operations myops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = mpu6050_open,
	.release = mpu6050_close,
	.unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,
};

//匹配成功调用
//参数是 1.i2c_client对象的地址  2.i2c_device_id匹配成功的devices id
static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
	int ret = 0;
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);

	/*申请设备号*/
	ret = register_chrdev_region(devno,mpu6050_num,"mpu6050");
	if(ret)
	{
		ret = alloc_chrdev_region(&devno,minor,mpu6050_num,"mpu6050");
		if(ret)
		{
			printk("get devno failed\n");
			return -1;
		}
		major = MAJOR(devno);//容易遗漏,注意
	}

	pgmydev = (struct mpu6050_dev *)kmalloc(sizeof(struct mpu6050_dev),GFP_KERNEL);
	if(NULL == pgmydev)
	{
		unregister_chrdev_region(devno,mpu6050_num);
		printk("kmalloc failed\n");
		return -1;
	}
	memset(pgmydev,0,sizeof(struct mpu6050_dev));
	
	//驱动一旦跟client设备匹配上 就可以通过这个成员变量得到对应的client对象
	pgmydev->pclt = pclt;

	/*给struct cdev对象指定操作函数集*/	
	cdev_init(&pgmydev->mydev,&myops);

	/*将struct cdev对象添加到内核对应的数据结构里*/
	pgmydev->mydev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_add(&pgmydev->mydev,devno,mpu6050_num);
	
	//初始化mpu器件
	init_mpu6050(pgmydev->pclt);

	return 0;
}

//参数是i2c_client对象的地址
static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);


	cdev_del(&pgmydev->mydev);

	unregister_chrdev_region(devno,mpu6050_num);

	kfree(pgmydev);
	pgmydev = NULL;

	return 0;
}

/*名称匹配时定义struct i2c_device_id数组*/
struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = 
{
	{"mpu6050",0},
	//表示数组结束
	{}
};

/*通过定义struct i2c_driver类型的全局变量来创建i2c_driver对象,同时对其主要成员进行初始化*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = 
{
	.driver = {
		.name = "mpu6050",
		.owner = THIS_MODULE,
	},
	.probe = mpu6050_probe,
	.remove = mpu6050_remove,
	//名称只能1对1 id匹配可以一对多
	.id_table = mpu6050_ids,
};

#if 0
int __init mpu6050_driver_init(void)
{
	//向内核注册一个i2c_driver对象
	i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
}

void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
	//从内核注销一个i2c_driver对象
	i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}
module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);
#else

/*以下其实是个宏,展开后相当于实现了模块入口函数和模块出口函数*/
module_i2c_driver(mpu6050_driver);
#endif

MODULE_LICENSE("GPL");

三、I2C总线二级外设驱动开发方法-设备树匹配

3.1、I2C总线二级外设驱动-设备树匹配相关代码

向设备数添加i2c设备节点,.h文件与名称匹配中的.h文件相同

i2c@138B0000 {
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <0>;
		samsung,i2c-sda-delay = <100>;
		samsung,i2c-max-bus-ferq = <20000>;
		pinctrl-0 = <&i2c5_bus>;
		pinctrl-names = "default";
		status = "okay";
		mpu6050-3-asix@68 {
			compatible = "invensense,mpu6050";
			reg = <0x68>;
			interrupt-parent = <&gpx3>;
			interrupts = <3 2>;
		};
	};

mpu6050_drv.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/atomic.h>

#include "mpu6050.h"

#define SMPLRT_DIV 0x19
#define CONFIG 0x1A
#define GYRO_CONFIG 0x1B
#define ACCEL_CONFIG 0x1C

#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48

#define PWR_MGMT_1  0x6B

int major = 11;
int minor = 0;
int mpu6050_num  = 1;

struct mpu6050_dev
{
	struct cdev mydev;
	struct i2c_client *pclt;

};

struct mpu6050_dev *pgmydev = NULL;

int mpu6050_read_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg)
{
	int ret = 0;
	char txbuf[1] = {reg};
	char rxbuf[1] = {0};

	struct i2c_msg msg[2] = 
	{
		{pclt->addr,0,1,txbuf},
		{pclt->addr,I2C_M_RD,1,rxbuf}
	};

	ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
	if(ret < 0)
	{
		printk("ret = %d,in mpu6050_read_byte\n",ret);
		return ret;
	}

	return rxbuf[0];
}


int mpu6050_write_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg,unsigned char val)
{
	int ret = 0;
	char txbuf[2] = {reg,val};

	struct i2c_msg msg[1] = 
	{
		{pclt->addr,0,2,txbuf},
	};

	ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
	if(ret < 0)
	{
		printk("ret = %d,in mpu6050_write_byte\n",ret);
		return ret;
	}

	return 0;
}


int mpu6050_open(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
	pfile->private_data =(void *) (container_of(pnode->i_cdev,struct mpu6050_dev,mydev));
	
	return 0;
}

int mpu6050_close(struct inode *pnode,struct file *pfile)
{
	return 0;
}


long mpu6050_ioctl(struct file *pfile,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
	struct mpu6050_dev *pmydev = (struct mpu6050_dev *)pfile->private_data;
	union mpu6050_data data;

	switch(cmd)
	{
		case GET_ACCEL:
			data.accel.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_L);
			data.accel.x |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_H) << 8;
			
			data.accel.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_L);
			data.accel.y |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_H) << 8;

			data.accel.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_L);
			data.accel.z |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_H) << 8;
			break;
		case GET_GYRO:
			data.gyro.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_L);
			data.gyro.x |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_H) << 8;
			
			data.gyro.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_L);
			data.gyro.y |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_H) << 8;

			data.gyro.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_L);
			data.gyro.z |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_H) << 8;
			break;
		case GET_TEMP:
			data.temp = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_L);
			data.temp |= mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_H) << 8;
			break;
		default:
			return -EINVAL;
	}

	if(copy_to_user((void *)arg,&data,sizeof(data)))
	{
		return -EFAULT;
	}

	return sizeof(data);
}

void init_mpu6050(struct i2c_client *pclt)
{
	mpu6050_write_byte(pclt,PWR_MGMT_1,0x00);
	mpu6050_write_byte(pclt,SMPLRT_DIV,0x07);
	mpu6050_write_byte(pclt,CONFIG,0x06);
	mpu6050_write_byte(pclt,GYRO_CONFIG,0xF8);
	mpu6050_write_byte(pclt,ACCEL_CONFIG,0x19);
}

struct file_operations myops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = mpu6050_open,
	.release = mpu6050_close,
	.unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,
};

static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
	int ret = 0;
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);

	/*申请设备号*/
	ret = register_chrdev_region(devno,mpu6050_num,"mpu6050");
	if(ret)
	{
		ret = alloc_chrdev_region(&devno,minor,mpu6050_num,"mpu6050");
		if(ret)
		{
			printk("get devno failed\n");
			return -1;
		}
		major = MAJOR(devno);//容易遗漏,注意
	}

	pgmydev = (struct mpu6050_dev *)kmalloc(sizeof(struct mpu6050_dev),GFP_KERNEL);
	if(NULL == pgmydev)
	{
		unregister_chrdev_region(devno,mpu6050_num);
		printk("kmalloc failed\n");
		return -1;
	}
	memset(pgmydev,0,sizeof(struct mpu6050_dev));

	pgmydev->pclt = pclt;

	/*给struct cdev对象指定操作函数集*/	
	cdev_init(&pgmydev->mydev,&myops);

	/*将struct cdev对象添加到内核对应的数据结构里*/
	pgmydev->mydev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_add(&pgmydev->mydev,devno,mpu6050_num);

	init_mpu6050(pgmydev->pclt);

	return 0;
}

static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);


	cdev_del(&pgmydev->mydev);

	unregister_chrdev_region(devno,mpu6050_num);

	kfree(pgmydev);
	pgmydev = NULL;

	return 0;
}

//设备树匹配的结构体数组
struct of_device_id mpu6050_dt[] = 
{
	//通过compatible属性匹配
	{.compatible = "invensense,mpu6050"},
	//表示结束
	{}
};

//通过设备树匹配 该段程序也必须存在才能生成设备节点
struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = 
{
	{"mpu6050",0},
	{}
};


struct i2c_driver mpu6050_driver = 
{
	.driver = {
		.name = "mpu6050",
		.owner = THIS_MODULE,
		//增加通过设备树匹配
		.of_match_table = mpu6050_dt,
	},
	.probe = mpu6050_probe,
	.remove = mpu6050_remove,
	.id_table = mpu6050_ids,
};

#if 0
int __init mpu6050_driver_init(void)
{
	i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
}

void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
	i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}
module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);
#else
module_i2c_driver(mpu6050_driver);
#endif

MODULE_LICENSE("GPL");

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