Exynos4412 IIC总线驱动开发（二）—— IIC 驱动开发

前面在Exynos4412 IIC总线驱动开发（一）—— IIC 基础概念及驱动架构分析 中学习了IIC驱动的架构，下面进入我们的驱动开发过程

         首先看一张代码层次图，有助于我们的理解

       上面这些代码的展示是告诉我们：linux内核和芯片提供商为我们的的驱动程序提供了 i2c驱动的框架，以及框架底层与硬件相关的代码的实现。

　  剩下的就是针对挂载在i2c两线上的i2c设备了device，而编写的即具体设备驱动了，这里的设备就是硬件接口外挂载的设备，而非硬件接口本身（soc硬件接口本身的驱动可以理解为总线驱动）

一、编写驱动需要完成的工作

       编写具体的I2C驱动时，工程师需要处理的主要工作如下：

1)、提供I2C适配器的硬件驱动，探测，初始化I2C适配器(如申请I2C的I/O地址和中断号)，驱动CPU控制的I2C适配器从硬件上产生。

2)、提供I2C控制的algorithm, 用具体适配器的xxx_xfer()函数填充i2c_algorithm的master_xfer指针，并把i2c_algorithm指针赋给i2c_adapter的algo指针。

3)、实现I2C设备驱动中的i2c_driver接口，用具体yyy的yyy_probe()，yyy_remove()，yyy_suspend(),yyy_resume()函数指针和i2c_device_id设备ID表赋给i2c_driver的probe,remove,suspend,resume和id_table指针。

4)、实现I2C设备所对应类型的具体驱动，i2c_driver只是实现设备与总线的挂接。

　　上面的工作中前两个属于I2C总线驱动，后面两个属于I2C设备驱动。

二、开发实例

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开发板：Exynos4412-fs4412

Linux 内核版本：Linux 3.14

IIC 从机对象：陀螺仪MPU6050

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1、查看原理图

对应核心板pin

从机地址

可以获取的信息：

1、MPU6050 对应 IIC 通道5；

2、对应中断 EINT27  父节点 GPX3  3

3、因为ad0接地，所以从设备地址0x68

      base address 0x138B0000

2、创建设备树节点

      通过上面获取的信息，可以写出

[cpp]  view plain  copy

1. i2c@138b0000 {  
2.         #address-cells = <1>;  
3.         #size-cells = <0>;  
4.   
5.         samsung,i2c-sda-delay = <100>;  
6.         samsung,i2c-max-bus-freq = <20000>;  
7.         pinctrl-0 = <&i2c5_bus>;  
8.         pinctrl-names = "default";  
9.         status = "okay";  
10.      
11.         pmu6050-3-asix@68 {  
12.                compatible = "invense,mpu6050";  
13.                reg = <0x68>;  
14.               interrupt-parent = <&gpx3>;  
15.               interrupts = <3 2>;  
16.         };  
17. };  

3、MPU6050相应寄存器

[cpp]  view plain  copy

1. #define SMPLRT_DIV 0x19 //采样率分频，典型值： 0x07(125Hz) */  
2. #define CONFIG 0x1A // 低通滤波频率，典型值： 0x06(5Hz) */  
3. #define GYRO_CONFIG 0x1B // 陀螺仪自检及测量范围，典型值： 0x18(不自检，2000deg/s) */  
4. #define ACCEL_CONFIG 0x1C // 加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值： 0x01(不自检， 2G， 5Hz) */  
5. #define ACCEL_XOUT_H 0x3B // 存储最近的 X 轴、 Y 轴、 Z 轴加速度感应器的测量值 */  
6. #define ACCEL_XOUT_L 0x3C  
7. #define ACCEL_YOUT_H 0x3D  
8. #define ACCEL_YOUT_L 0x3E  
9. #define ACCEL_ZOUT_H 0x3F  
10. #define ACCEL_ZOUT_L 0x40  
11. #define TEMP_OUT_H 0x41 // 存储的最近温度传感器的测量值 */  
12. #define TEMP_OUT_L 0x42  
13. #define GYRO_XOUT_H 0x43 // 存储最近的 X 轴、 Y 轴、 Z 轴陀螺仪感应器的测量值 */  
14. #define GYRO_XOUT_L 0x44  
15. #define GYRO_YOUT_H 0x45  
16. #define GYRO_YOUT_L 0x46  
17. #define GYRO_ZOUT_H 0x47  
18. #define GYRO_ZOUT_L 0x48  
19. #define PWR_MGMT_1 0x6B // 电源管理，典型值： 0x00(正常启用) */  
20. #define WHO_AM_I 0x75 //IIC 地址寄存器(默认数值 0x68，只读) */  

4、具体程序

mpu6050.h

[cpp]  view plain  copy

1. #ifndef MPU6050_HHHH  
2. #define MPU6050_HHHH  
3.   
4. #define MPU6050_MAGIC 'K'  
5.   
6. union mpu6050_data  
7. {  
8.     struct {  
9.         unsigned short x;  
10.         unsigned short y;  
11.         unsigned short z;  
12.     }accel;  
13.     struct {  
14.         unsigned short x;  
15.         unsigned short y;  
16.         unsigned short z;  
17.     }gyro;  
18.     unsigned short temp;  
19. };  
20.   
21. #define GET_ACCEL _IOR(MPU6050_MAGIC, 0, union mpu6050_data)  
22. #define GET_GYRO  _IOR(MPU6050_MAGIC, 1, union mpu6050_data)   
23. #define GET_TEMP  _IOR(MPU6050_MAGIC, 2, union mpu6050_data)  
24.   
25. #endif  

i2c_driver

[cpp]  view plain  copy

1. #include <linux/kernel.h>  
2. #include <linux/module.h>  
3. #include <linux/i2c.h>  
4. #include <linux/cdev.h>  
5. #include <linux/slab.h>  
6. #include <linux/fs.h>  
7. #include <linux/delay.h>  
8.   
9. #include <asm/uaccess.h>  
10.   
11. #include "mpu6050.h"  
12.   
13. MODULE_LICENSE("GPL");  
14.   
15. #define SMPLRT_DIV      0x19  
16. #define CONFIG          0x1A  
17. #define GYRO_CONFIG     0x1B  
18. #define ACCEL_CONFIG    0x1C  
19. #define ACCEL_XOUT_H    0x3B  
20. #define ACCEL_XOUT_L    0x3C  
21. #define ACCEL_YOUT_H    0x3D  
22. #define ACCEL_YOUT_L    0x3E  
23. #define ACCEL_ZOUT_H    0x3F  
24. #define ACCEL_ZOUT_L    0x40  
25. #define TEMP_OUT_H      0x41  
26. #define TEMP_OUT_L      0x42  
27. #define GYRO_XOUT_H     0x43  
28. #define GYRO_XOUT_L     0x44  
29. #define GYRO_YOUT_H     0x45  
30. #define GYRO_YOUT_L     0x46  
31. #define GYRO_ZOUT_H     0x47  
32. #define GYRO_ZOUT_L     0x48  
33. #define PWR_MGMT_1      0x6B  
34.   
35. #define MPU6050_MAJOR 500  
36. #define MPU6050_MINOR 0  
37.   
38. struct mpu6050_device {  
39.     struct cdev cdev;  
40.     struct i2c_client *client;  
41. };  
42. struct mpu6050_device *mpu6050;   
43.   
44. static int mpu6050_read_byte(struct i2c_client *client, unsigned char reg)  
45. {  
46.     int ret;  
47.   
48.     char txbuf[1] = { reg };  
49.     char rxbuf[1];  
50.   
51.     struct i2c_msg msg[2] = {  
52.         {client->addr, 0, 1, txbuf},  
53.         {client->addr, I2C_M_RD, 1, rxbuf}  
54.     };  
55.   
56.     ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, ARRAY_SIZE(msg));  
57.     if (ret < 0) {  
58.         printk("ret = %d\n", ret);  
59.         return ret;  
60.     }  
61.   
62.     return rxbuf[0];  
63. }  
64.   
65. static int mpu6050_write_byte(struct i2c_client *client, unsigned char reg, unsigned char val)  
66. {  
67.     char txbuf[2] = {reg, val};  
68.   
69.     struct i2c_msg msg[2] = {  
70.         {client->addr, 0, 2, txbuf},  
71.     };  
72.   
73.     i2c_transfer(client->adapter, msg, ARRAY_SIZE(msg));  
74.   
75.     return 0;  
76. }  
77.   
78.   
79. static int mpu6050_open(struct inode *inode, struct file *file)   
80. {  
81.     return 0;  
82. }  
83.   
84. static int mpu6050_release(struct inode *inode, struct file *file)   
85. {  
86.     return 0;  
87. }  
88.   
89. static long mpu6050_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
90. {  
91.     union mpu6050_data data;  
92.     struct i2c_client *client = mpu6050->client;  
93.   
94.     switch(cmd) {  
95.     case GET_ACCEL:  
96.         data.accel.x = mpu6050_read_byte(client, ACCEL_XOUT_L);  
97.         data.accel.x |= mpu6050_read_byte(client, ACCEL_XOUT_H) << 8;  
98.   
99.         data.accel.y = mpu6050_read_byte(client, ACCEL_YOUT_L);  
100.         data.accel.y |= mpu6050_read_byte(client, ACCEL_YOUT_H) << 8;  
101.   
102.         data.accel.z = mpu6050_read_byte(client, ACCEL_ZOUT_L);  
103.         data.accel.z |= mpu6050_read_byte(client, ACCEL_ZOUT_H) << 8;  
104.         break;  
105.   
106.     case GET_GYRO:  
107.   
108.         data.gyro.x = mpu6050_read_byte(client, GYRO_XOUT_L);  
109.         data.gyro.x |= mpu6050_read_byte(client, GYRO_XOUT_H) << 8;  
110.   
111.         data.gyro.y = mpu6050_read_byte(client, GYRO_YOUT_L);  
112.         data.gyro.y |= mpu6050_read_byte(client, GYRO_YOUT_H) << 8;  
113.   
114.         data.gyro.z = mpu6050_read_byte(client, GYRO_ZOUT_L);  
115.         data.gyro.z |= mpu6050_read_byte(client, GYRO_ZOUT_H) << 8;  
116.         break;  
117.   
118.     case GET_TEMP:    
119.         data.temp = mpu6050_read_byte(client, TEMP_OUT_L);  
120.         data.temp |= mpu6050_read_byte(client, TEMP_OUT_H) << 8;  
121.         break;  
122.   
123.     default:  
124.         printk("invalid argument\n");  
125.         return -EINVAL;  
126.     }  
127.   
128.     if (copy_to_user((void *)arg, &data, sizeof(data)))  
129.         return -EFAULT;  
130.   
131.     return sizeof(data);  
132. }  
133.   
134. struct file_operations mpu6050_fops = {  
135.     .owner      = THIS_MODULE,  
136.     .open       = mpu6050_open,  
137.     .release    = mpu6050_release,  
138.     .unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,  
139. };  
140.   
141. static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)  
142. {  
143.     int ret;  
144.     dev_t devno = MKDEV(MPU6050_MAJOR, MPU6050_MINOR);  
145.     printk("match OK!\n");  
146.   
147.     mpu6050 = kzalloc(sizeof(*mpu6050), GFP_KERNEL);  
148.     if (mpu6050 == NULL) {  
149.         return -ENOMEM;  
150.     }  
151.   
152.     mpu6050->client = client;  
153.   
154.     ret = register_chrdev_region(devno, 1, "mpu6050");  
155.     if (ret < 0) {  
156.         printk("failed to register char device region!\n");  
157.         goto err1;  
158.     }  
159.   
160.     cdev_init(&mpu6050->cdev, &mpu6050_fops);  
161.     mpu6050->cdev.owner = THIS_MODULE;  
162.     ret = cdev_add(&mpu6050->cdev, devno, 1);  
163.     if (ret < 0) {  
164.         printk("failed to add device\n");  
165.         goto err2;  
166.     }  
167.       
168.     mpu6050_write_byte(client, PWR_MGMT_1, 0x00);  
169.     mpu6050_write_byte(client, SMPLRT_DIV, 0x07);  
170.     mpu6050_write_byte(client, CONFIG, 0x06);  
171.     mpu6050_write_byte(client, GYRO_CONFIG, 0xF8);  
172.     mpu6050_write_byte(client, ACCEL_CONFIG, 0x19);  
173.   
174.     return 0;  
175. err2:  
176.     unregister_chrdev_region(devno, 1);  
177. err1:  
178.     kfree(mpu6050);  
179.     return ret;  
180. }  
181.   
182. static int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)  
183. {  
184.     dev_t devno = MKDEV(MPU6050_MAJOR, MPU6050_MINOR);  
185.     cdev_del(&mpu6050->cdev);  
186.     unregister_chrdev_region(devno, 1);  
187.     kfree(mpu6050);  
188.   
189.     return 0;  
190. }  
191.   
192. static const struct i2c_device_id mpu6050_id[] = {  
193.     { "mpu6050", 0},  
194.     {}  
195. };   
196.   
197. static struct of_device_id mpu6050_dt_match[] = {  
198.     {.compatible = "invense,mpu6050" },  
199.     {/*northing to be done*/},  
200. };  
201.   
202. struct i2c_driver mpu6050_driver = {  
203.     .driver = {  
204.         .name           = "mpu6050",  
205.         .owner          = THIS_MODULE,  
206.         .of_match_table = of_match_ptr(mpu6050_dt_match),  
207.     },  
208.     .probe      = mpu6050_probe,  
209.     .remove     = mpu6050_remove,  
210.     .id_table   = mpu6050_id,  
211. };  
212.   
213. static init _init mpu6050_init(void)  
214. {  
215.     return i2c_add_driver(&mpu6050_driver);  
216. }  
217.   
218. static void _exit mpu6050_exit(void)  
219. {  
220.     return i2c_del_driver(&mpu6050_driver);  
221. }  
222.   
223. module_init(&mpu6050_init);  
224. module_exit(&mpu6050_exit);  

test.c

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <unistd.h>  
4. #include <fcntl.h>  
5. #include <sys/ioctl.h>  
6.   
7. #include "mpu6050.h"  
8.   
9. int main(int argc, const char *argv[])  
10. {  
11.     int fd;  
12.     union mpu6050_data data;   
13.       
14.     fd = open("/dev/mpu6050", O_RDWR);  
15.     if (fd < 0) {  
16.         perror("open");  
17.         exit(1);  
18.     }  
19.   
20.     while(1) {  
21.         ioctl(fd, GET_ACCEL, &data);  
22.         printf("acceleration data: x = %04x, y = %04x, z = %04x\n",   
23.                 data.accel.x, data.accel.y, data.accel.z);  
24.   
25.         ioctl(fd, GET_GYRO, &data);  
26.         printf("gyroscope data: x = %04x, y = %04x, z = %04x\n",   
27.                 data.accel.x, data.accel.y, data.accel.z);  
28.   
29.         sleep(1);  
30.     }  
31.   
32.     close(fd);  
33.   
34.     return 0;  
35. }