linux中iic驱动编写—有设备树&没有设备树

标签：smbus   number   inode   分配   clu   设备节点   处理   goto   内容   

1.iic设备(client)注册

1.1 老内核版本下没有设备树的情况

　　在老内核版本下，可以使用如下三种方法注册client:

　　(1)i2c_register_board_info函数。以i2c_devs0为例，i2c_devs0是一个数组，里面是i2c0上所有的设备，i2c_register_board_info(0, i2c_devs0, ARRAY_SIZE(i2c_devs0));

　　static struct i2c_board_info i2c_devs0[] __initdata = {

　　　　{I2C_BOARD_INFO("wm8580", 0x1b),

　　　　/*假如要添加设备，就在这里加*/},

　　};

　　查看i2c_devs0的定义，我们发现该数组内部都是i2c_board_info结构体，如果要添加设备到i2c0，只需在该数组中使用I2C_BOARD_INFO这个宏即可，第一个参数是名字，第二个参数是设备在i2c上的地址，此宏的本质就是填充一个struct i2c_board_info，这一步作用　　是把wm8580以i2c设备的身份被注册，并且绑定i2c0这个适配器。

     （2）static struct i2c_client *xx_client;

 　　　　static struct i2c_board_info xx_info = { //所支持的i2c设备的列表
　　　　　　 I2C_BOARD_INFO("at24c08", 0x50),      //一项代表一个支持的设备，它的名字叫做“at24c08”，器件地址是0x50
　　　　};

　　　　struct i2c_adapter *i2c_adap;    //分配一个适配器的指针

　　　  　i2c_adap = i2c_get_adapter(0);    //调用core层的函数，获得一个i2c总线。这里我们已经知道新增的器件挂接在编号为0的i2c总线上
 　　　　xx_client = i2c_new_device(i2c_adap, &xx_info);  // 把i2c适配器和新增的I2C器件关联起来，这个用了i2c总线0，地址是0x50。这就组成了一个客户端xx_client。

　　　　 i2c_put_adapter(i2c_adap);//释放adapter

　　(3)该方法与第二种方法类似，只是在iic总线未知的情况下使用，即将i2c_new_device改为i2c_new_probe_device

1.2新内核版本下使用设备树

　　&i2c1 {

　　　　　　pinctrl-names = "default";

　　　　　　pinctrl-0 = <&pinctrl_hummingboard_i2c1>;

　　　　　　status = "okay";

　　　　　　rtc: pcf8523@68 {

　　　　　　compatible = "nxp,pcf8523";

　　　　　　reg = <0x68>;

　　　　　　　};

　　　　　};

2.IIC驱动端程序

首先要明白一点，对于驱动工程师，如果手中是移植过的内核，则i2c总线核心和i2c适配器驱动是不需要动的，我们主要关注点在：提供i2c设备（client）、编写i2c设备驱动

• i2c子系统的本质是：工程师任意选用input子系统、misc框架、普通字符驱动等方式实现i2c驱动，i2c子系统的意义仅仅是为硬件操作提供接口（库）

• 此外，对于新内核和老内核，设备树会导致驱动会有一些细微的不同，主要体现在驱动和设备match的部分

老内核下的i2c驱动

1. #include <linux/i2c.h>
2. #include <linux/module.h>
3. #include <linux/string.h>
4. #include <linux/fs.h>
5. #include <linux/device.h>
6. #include <linux/cdev.h>
7. #include <linux/delay.h>
8. #include <asm/uaccess.h>
9.  
10. /*mpu6050内部寄存器地址 */
11. #define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1 0x6B
12. #define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H 0x3B
13.  
14. #define MPU6050_CNT 1
15. #define MPU6050_NAME "mpu6050"
16.  
17. struct i2c_client *mpu6050_client;
18.  
19. /*
20. * 写mpu6050内部的寄存器。先发寄存器地址再发寄存器的值
21. */
22. static int mpu6050_write_reg(unsigned char addr, unsigned char dat)
23. {
24. int ret = -1;
25. struct i2c_msg msgs[2];
26.  
27. msgs[0].addr = mpu6050_client -> addr;//MPU6050_ADDR
28. msgs[0].buf = &addr;
29. msgs[0].len = 1; //长度1 byte
30. msgs[0].flags = 0; //表示写
31.  
32. msgs[1].addr = mpu6050_client -> addr;//MPU6050_ADDR
33. msgs[1].buf = &dat;
34. msgs[1].len = 1; //长度1 byte
35. msgs[1].flags = 0; //表示写
36.  
37. /*连续发送两帧信息*/
38. ret = i2c_transfer(mpu6050_client ->adapter, msgs, 2);
39. if (ret != 2) {
40. printk(KERN_INFO "i2c_transfer(mpu6050 write) error \n");
41. return -EIO;
42. }
43. return 0;
44. }
45.  
46. /*
47. *读mpu6050内部的寄存器。先发寄存器地址再读寄存器的值
48. */
49. static int mpu6050_read_reg(unsigned char addr, unsigned char buf)
50. {
51. int ret = -1;
52. struct i2c_msg msgs[2];
53.  
54. msgs[0].addr = mpu6050_client -> addr;//MPU6050_ADDR
55. msgs[0].buf = &addr;
56. msgs[0].len = 1; //长度1 byte
57. msgs[0].flags = 0; //表示写
58.  
59. msgs[1].addr = mpu6050_client -> addr;//MPU6050_ADDR
60. msgs[1].buf = &buf;
61. msgs[1].len = 1; //长度1 byte
62. msgs[1].flags = I2C_M_RD; //表示读
63.  
64. /*连续发送两帧信息*/
65. ret = i2c_transfer(mpu6050_client ->adapter, msgs, 2);
66. if (ret != 2) {
67. printk(KERN_INFO "i2c_transfer(mpu6050 read) error \n");
68. return -EIO;
69. }
70.  
71. return 0;
72. }
73.  
74. static int mpu6050_open(struct inode *inode, struct file *file)
75. {
76. printk(KERN_INFO "open mpu6050\n");
77. msleep(50);
78. mpu6050_write_reg(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 0X80);//复位
79. /*这里仅仅做个例子，一般在这里要做初始化*/
80. return 0;
81. }
82.  
83.  
84. ssize_t mpu6050_read(struct file *file, char __user *ubuf,
85. size_t size, loff_t *opp)
86. {
87. unsigned char buf [6] = {0};
88.  
89. mpu6050_read_reg(MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H, buf[0]);
90.  
91. /*这里仅仅是举个例子，怎么从外设中读数据*/
92.  
93. ret = copy_to_user(ubuf, buf , size);
94. if (ret) {
95. printk(KERN_INFO "copy_to_user fail\n");
96. return -EINVAL;
97. }
98.  
99. return 0;
100. }
101.  
102. static int mpu6050_release(struct inode *inode, struct file *file)
103. {
104. return 0;
105. }
106.  
107. static const struct file_operations mpu6050_fops = {
108. .owner = THIS_MODULE,
109. .open = mpu6050_open,
110. .read = mpu6050_read,
111. .release = mpu6050_release,
112. };
113.  
114.  
115. static struct cdev *mpu6050_pcdev;
116. static struct class *mpu6050_pclass;
117.  
118. dev_t mpu6050dev_num = 0;
119. unsigned int mpu6050dev_major = 0;
120.  
121. int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
122. {
123. int ret = -1;
124.  
125. mpu6050_client = client;
126. /*内核自动分配一个设备号*/
127. ret = alloc_chrdev_region(&mpu6050dev_num, 0, MPU6050_CNT, MPU6050_NAME);
128. mpu6050dev_major = MAJOR(mpu6050dev_num);
129. if (ret < 0) {
130. printk(KERN_INFO "alloc_chrdev_region fail\n");
131. goto out_err_0;
132. }
133. printk(KERN_INFO "MAJOR %d\n", mpu6050dev_major);
134.  
135. /*实例化一个字符设备体*/
136. mpu6050_pcdev = cdev_alloc();
137. /*填充cdev设备体 。最主要是将file_operations填充进去*/
138. cdev_init(mpu6050_pcdev, &mpu6050_fops);
139.  
140. /* 将设备体与设备号绑定并向内核注册一个字符设备*/
141. ret = cdev_add(mpu6050_pcdev, mpu6050dev_num, MPU6050_CNT);
142. if (ret) {
143. printk(KERN_INFO "cdev_add fail\n");
144. goto out_err_1;
145. }
146.  
147. /*创建类、设备*/
148. mpu6050_pclass = class_create(THIS_MODULE, "mpu6050");
149. if (IS_ERR(mpu6050_pclass)) { //排错
150. printk(KERN_ERR "can‘t register class\n");
151. goto out_err_2;
152. }
153. device_create(mpu6050_pclass, NULL, mpu6050dev_num, NULL, "mpu6050");
154.  
155. return 0;
156.  
157. /* “倒影式”错误处理流程*/
158. out_err_3:
159. class_destroy(mpu6050_pclass);
160.  
161. out_err_2:
162. cdev_del(mpu6050_pcdev);
163.  
164. out_err_1:
165. unregister_chrdev_region(mpu6050dev_num, MPU6050_CNT);
166.  
167. out_err_0:
168. return -EINVAL;
169. }
170.  
171. int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)
172. {
173. /*倒影式注销流程*/
174. device_destroy(mpu6050_pclass, mpu6050dev_num);
175. class_destroy(mpu6050_pclass);
176. cdev_del(mpu6050_pcdev);
177. unregister_chrdev_region(mpu6050dev_num, MPU6050_CNT);
178.  
179. return 0;
180. }
181.  
182. /*
183. * i2c设备驱动结构体内的id_table。用作匹配功能
184. */
185. static struct i2c_device_id mpu6050_id[] = {
186. { "mpu6050", 0},
187. { }
188. };
189. /*
190. * 这里开始定义i2c设备驱动结构体
191. */
192. static struct i2c_driver mpu6050_driver = {
193. .driver = {
194. .name = "mpu6050",//i2c总线和platform不同这个name仅仅是名字。并不用作匹配功能
195. .owner = THIS_MODULE,
196. },
197. .probe = mpu6050_probe,
198. .remove = mpu6050_remove,
199. .id_table = mpu6050_id,//i2c总线和platform不同。只用id_table来匹配driver和client
200. };
201.  
202. /*
203. * 模块加载函数负责注册i2c设备驱动
204. */
205. static int __init mpu6050_init(void)
206. {
207. return i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
208. }
209.  
210. static void __exit mpu6050_exit(void)
211. {
212. i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
213. }
214.  
215. module_init(mpu6050_init);
216. module_exit(mpu6050_exit);
217.  
218. MODULE_LICENSE("GPL");

整个程序很简单，关键点主要是driver结构体里要有一个id_table，如果mach-xxx中定义的设备名字和id_table相同，那么会probe函数就被触发

• 触发probe后，i2c_client *client将作为参数传入probe，这个i2c_client里面就包含了设备的私有数据（比如设备的i2c地址、绑定的i2c适配器等），类似plat_data，我们在probe中将i2c_client *client绑定给全局变量mpu6050_client，这样就能在read、write等函数中用mpu6050_client -> addr来得到设备的i2c地址了，用mpu6050_client ->adapter来得到绑定的i2c适配器
• 只要read、write知道了设备的i2c地址、绑定的i2c适配器，那么就能利用kernel提供的接口来进行i2c传输。上面代码中用的接口是i2c_transfer，这种方法有点老旧；kernel官方强烈推荐smbus族接口来进行i2c收发，smbus是i2c_transfer的子集，很多soc可能不支持i2c_transfer这个接口，这时就只能使用smbus族接口。这两个接口在内部逻辑上有很大不同，比如我们要写mpu6050内部的RA_PWR_MGMT_1寄存器，根据上面的代码，我们调用了两次i2c_transfer，第一次发送RA_PWR_MGMT_1寄存器的地址，第二次发送要写的值。而对于smbus族接口来说，只需调用一次就行了，可以认为smbus族接口进行了更好的封装，不仅写操作如此，读操作也如此，具体接口如下

1. /*第一个参数是client，第二个参数是i2c设备内的寄存器地址，第三个参数是要写入的值*/
2. i2c_smbus_write_byte_data(mpu6050_client, MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, data);
3.  
4. /*第一个参数是client，第二个参数是i2c设备内的寄存器地址，返回值是读出来的值*/
5. read_val = i2c_smbus_read_byte_data(mpu6050_client, MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H);

• 如果要以16bit为单位读写i2c，那么可以用下面的接口，使用方法都是类似的

1. i2c_smbus_read_word_data();
2. i2c_smbus_write_word_data();

新内核下的i2c驱动

设备树对i2c设备的注册有比较大的影响，详见前面的章节，这里不再赘述；而对于驱动程序，设备树带来的变化极小，主要是驱动和设备之间的匹配方式变了

• 老旧的id_table方式不再使用，取而代之的是类似的一种结构：of_match_table
• 这里以pcf8523驱动为例，只要驱动中的of_match_table 中的compatible 值和设备节点中的compatible 相匹配，那么probe函数就会被触发。不仅i2c是这样，platform、spi等都是这个原理

1. /*定义的of_match_table*/
2. static const struct of_device_id pcf8523_of_match[] = {
3. { .compatible = "nxp,pcf8523" },
4. { }
5. };
6.  
7. /*driver 结构体中的of_match_table*/
8. static struct i2c_driver pcf8523_driver = {
9. .driver = {
10. .name = DRIVER_NAME,
11. .owner = THIS_MODULE,
12. .of_match_table = of_match_ptr(pcf8523_of_match),
13. },
14. .probe = pcf8523_probe,
15. .id_table = pcf8523_id,
16. };

    i2c和spi驱动还支持一种“别名匹配”的机制，就以pcf8523为例，假设某程序员在设备树中的pcf8523设备节点中写了compatible = “pcf8523”;，显然相对于驱动id_table中的”nxp,pcf8523”，他遗漏了nxp字段，但是驱动却仍然可以匹配上，因为别名匹配对compatible中字符串里第二个字段敏感。

     

    以上内容参考如下博文：https://blog.csdn.net/sdkdlwk/article/details/76105112

    https://www.cnblogs.com/alan666/p/8311853.html

    https://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101649.htm

linux中iic驱动编写—有设备树&没有设备树

标签：smbus   number   inode   分配   clu   设备节点   处理   goto   内容   

原文地址：https://www.cnblogs.com/lonny0406/p/12776487.html