【IMX6ULL驱动开发学习】10.Linux I2C驱动实战：AT24C02驱动设计流程

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目录

一、修改设备树（设备树用来指定引脚资源）

二、编写驱动

2.1 i2c_drv_read

2.2 i2c_drv_write

2.3 完整驱动程序

三、上机测试

一、修改设备树（设备树用来指定引脚资源）

• 放在哪个I2C控制器下面
• AT24C02的I2C设备地址（查看芯片手册 0x50）
• compatible属性：用来寻址驱动程序

修改设备树：在内核目录下 vi  arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dts 

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

    at24c02 { 
       compatible = "100ask,i2cdev";
       reg = <0x50>;//设备地址 查看芯片手册
    };  
};

at24c02节点会转换成i2c_client，i2c_client里有个adpater，即i2c_client.adpater。i2c_client.adpater将指向一个i2c控制器，i2c控制器与&i2c1节点对应，即&i2c1就是一个i2c控制器，内核里对&i2c1这个i2c控制器已经编写好了驱动程序。

二、编写驱动

在I2C驱动框架的基础上对i2c_drv_read和i2c_drv_write函数修改

2.1 i2c_drv_read

实现读AT24C02的0地址数据需要完成一下步骤：

• 初始化i2c_msg

• 发起一次写操作: 把0发给AT24C02, 表示要从0地址读数据

• 发起一次读操作: 得到数据

/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t i2c_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	unsigned char *kern_buf;
	struct i2c_msg msgs[2];

	/* 从0读取size字节 */

	kern_buf = kmalloc(size, GFP_KERNEL);

	/* 初始化i2c_msg 
	 * 1. 发起一次写操作: 把0发给AT24C02, 表示要从0地址读数据
	 * 2. 发起一次读操作: 得到数据
	 */
	msgs[0].addr  = g_client->addr; //设备树里记录了设备地址：0x50
	msgs[0].flags = 0;              //flags为0：写操作 
	msgs[0].buf   = kern_buf;		//取得数据
	kern_buf[0]   = 0; 				//buf里第一个字节表示设备存储空间地址，把地址数据0发给设备
	msgs[0].len   = 1;				//发送长度为1，即 发送一个字节数据0给设备

	msgs[1].addr  = g_client->addr;
	msgs[1].flags = I2C_M_RD;  		//读操作
	msgs[1].buf   = kern_buf;		//读到的数据保存在kern_buf里
	msgs[1].len   = size;			//读size个数据

	//函数由内核提供
	err = i2c_transfer(g_client->adapter, msgs, 2);

	/* copy_to_user  */
	err = copy_to_user(buf, kern_buf, size);

	kfree(kern_buf);
	
	return size;
}

2.2 i2c_drv_write

AT24C02一页只有8个字节内存，故写入多数据需要循环写入

实现AT24C02的0地址起的读数据需要完成一下步骤：

• 初始化i2c_msg

• 发起一次写操作：把地址发给AT24C02, 表示要从该地址读数据

• 地址偏移并继续写

//一页只有8个字节 循环写
static ssize_t i2c_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	unsigned char kern_buf[9];
	struct i2c_msg msgs[1];
	int len;
	unsigned char addr = 0;

	/* 把size字节的数据写入地址0 */

	//kern_buf = kmalloc(size+1, GFP_KERNEL);

	while (size > 0)
	{
		if (size > 8)
			len = 8;
		else
			len = size;

		size -= len;

		/* copy_from_user  */
		err = copy_from_user(kern_buf+1, buf, len);
		buf += len;


		/* 初始化i2c_msg 
		* 1. 发起一次写操作: 把0发给AT24C02, 表示要从0地址读数据
		* 2. 发起一次读操作: 得到数据
		*/
		msgs[0].addr  = g_client->addr;
		msgs[0].flags = 0;  /* 写操作 */
		msgs[0].buf   = kern_buf;
		kern_buf[0]   = addr;  // 写AT24C02的地址，从0开始写，buf里第一个字节表示设备存储空间地址
		msgs[0].len   = len+1;
		addr += len;

		err = i2c_transfer(g_client->adapter, msgs, 1);

		mdelay(20);//写一页需要时间约10ms，烧写一页数据需等待
	}

	//kfree(kern_buf);
	
	return size;    
}

2.3 完整驱动程序

i2c_drv.c

#include "asm/uaccess.h"
#include "linux/delay.h"
#include "linux/i2c.h"
#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>

/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *my_i2c_class;

static struct i2c_client *g_client;

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_wait);
struct fasync_struct *i2c_fasync;


/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t i2c_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	unsigned char *kern_buf;
	struct i2c_msg msgs[2];

	/* 从0读取size字节 */

	kern_buf = kmalloc(size, GFP_KERNEL);

	/* 初始化i2c_msg 
	 * 1. 发起一次写操作: 把0发给AT24C02, 表示要从0地址读数据
	 * 2. 发起一次读操作: 得到数据
	 */
	msgs[0].addr  = g_client->addr; //设备树里记录了设备地址：0x50
	msgs[0].flags = 0;              //flags为0：写操作 
	msgs[0].buf   = kern_buf;		//取得数据
	kern_buf[0]   = 0; 				//buf里第一个字节表示设备存储空间地址，把地址数据0发给设备
	msgs[0].len   = 1;				//发送长度为1，即 发送一个字节数据0给设备

	msgs[1].addr  = g_client->addr;
	msgs[1].flags = I2C_M_RD;  		//读操作
	msgs[1].buf   = kern_buf;		//读到的数据保存在kern_buf里
	msgs[1].len   = size;			//读size个数据

	//函数由内核提供
	err = i2c_transfer(g_client->adapter, msgs, 2);

	/* copy_to_user  */
	err = copy_to_user(buf, kern_buf, size);

	kfree(kern_buf);
	
	return size;
}

//一页只有8个字节 循环写
static ssize_t i2c_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	unsigned char kern_buf[9];
	struct i2c_msg msgs[1];
	int len;
	unsigned char addr = 0;

	/* 把size字节的数据写入地址0 */

	//kern_buf = kmalloc(size+1, GFP_KERNEL);

	while (size > 0)
	{
		if (size > 8)
			len = 8;
		else
			len = size;

		size -= len;

		/* copy_from_user  */
		err = copy_from_user(kern_buf+1, buf, len);
		buf += len;


		/* 初始化i2c_msg 
		* 1. 发起一次写操作: 把0发给AT24C02, 表示要从0地址读数据
		* 2. 发起一次读操作: 得到数据
		*/
		msgs[0].addr  = g_client->addr;
		msgs[0].flags = 0;  /* 写操作 */
		msgs[0].buf   = kern_buf;
		kern_buf[0]   = addr;  // 写AT24C02的地址，从0开始写，buf里第一个字节表示设备存储空间地址
		msgs[0].len   = len+1;
		addr += len;

		err = i2c_transfer(g_client->adapter, msgs, 1);

		mdelay(20);//写一页需要时间约10ms，烧写一页数据需等待
	}

	//kfree(kern_buf);
	
	return size;    
}


static unsigned int i2c_drv_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{
	//printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	poll_wait(fp, &gpio_wait, wait);
	//return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
	return 0;
}

static int i2c_drv_fasync(int fd, struct file *file, int on)
{
	if (fasync_helper(fd, file, on, &i2c_fasync) >= 0)
		return 0;
	else
		return -EIO;
}


/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations i2c_drv_fops = {
	.owner	 = THIS_MODULE,
	.read    = i2c_drv_read,
	.write   = i2c_drv_write,
	.poll    = i2c_drv_poll,
	.fasync  = i2c_drv_fasync,
};


static int i2c_drv_probe(struct i2c_client *client,
			const struct i2c_device_id *id)
{
	// struct device_node *np = client->dev.of_node;
	// struct i2c_adapter *adapter = client->adapter;

	/* 记录client */
	g_client = client;

	/* 注册字符设备 */
	/* 注册file_operations 	*/
	major = register_chrdev(0, "100ask_i2c", &i2c_drv_fops);  /* /dev/gpio_desc */

	my_i2c_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_i2c_class");
	if (IS_ERR(my_i2c_class)) {
		printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
		unregister_chrdev(major, "100ask_i2c");
		return PTR_ERR(my_i2c_class);
	}

	device_create(my_i2c_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myi2c"); /* /dev/myi2c */
	
	return 0;
}

static int i2c_drv_remove(struct i2c_client *client)
{
	/* 反注册字符设备 */
	device_destroy(my_i2c_class, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(my_i2c_class);
	unregister_chrdev(major, "100ask_i2c");

	return 0;
}

static const struct of_device_id myi2c_dt_match[] = {
	{ .compatible = "100ask,i2cdev" },
	{},
};

//必须有这个，不然装载驱动不成功
static const struct i2c_device_id at24c02_ids[] = {
	{ "xxxxyyy",	(kernel_ulong_t)NULL },
	{ /* END OF LIST */ }
};
static struct i2c_driver my_i2c_driver = {
	.driver = {
		   .name = "100ask_i2c_drv",
		   .owner = THIS_MODULE,
		   .of_match_table = myi2c_dt_match,
	},
	.probe = i2c_drv_probe,
	.remove = i2c_drv_remove,
	.id_table = at24c02_ids,
};


static int __init i2c_drv_init(void)
{
	/* 注册i2c_driver */
	return i2c_add_driver(&my_i2c_driver);
}

static void __exit i2c_drv_exit(void)
{
	/* 反注册i2c_driver */
	i2c_del_driver(&my_i2c_driver);
}

/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */

module_init(i2c_drv_init);
module_exit(i2c_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

三、上机测试

• 在/home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88目录下重新编译设备树：make dtbs
• 复制到单板上，如下：

PC:
cp arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dtb ~/nfs_rootfs/
 
开发板:
mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
cp /mnt/100ask_imx6ull-14x14.dtb  /boot
reboot
 

• 进入系统固件目录下查看cd /sys/firmware/devicetree/base/

• 在系统 总线 i2c 设备下面查看是否有这个设备

 

 有这个设备，但没有对应驱动程序

• 挂载网络文件系统：mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
• 装载驱动程序：insmod i2c_drv.ko
• 查看对应设备节点：ls /dev/myi2c -l  

• 查看用法、测试驱动程序 

 

 成功读出数据！