Linux I2C驱动实验

一、Linux I2C****驱动框架简介

I2C 是很常用的一个串行通信接口,用于连接各种外设、传感器等器件。

Linux 内核也将 I2C 驱动分为两部分:

①、I2C 总线驱动,I2C 总线驱动就是 SOC 的 I2C 控制器驱动,也叫做 I2C 适配器驱动。

②、I2C 设备驱动,I2C 设备驱动就是针对具体的 I2C 设备而编写的驱动。

二、I2C****总线驱动

首先来看一下 I2C 总线,在讲 platform 的时候就说过,platform 是虚拟出来的一条总线,目的是为了实现总线、设备、驱动框架。对于 I2C 而言,不需要虚拟出一条总线,直接使用 I2C 总线即可。I2C 总线驱动重点是 I2C 适配器(控制器)驱动,这里要用到两个重要的数据结构:i2c_adapteri2c_algorithm,Linux 内核将 SOC 的 I2C 适配器 (控制器) 抽象成i2c_adapteri2c_adapter结构体定义在include/linux/i2c.h文件中,结构体内容如下:

复制代码
struct i2c_adapter {
	struct module *owner;
	unsigned int class;
	const struct i2c_algorithm *algo; /* 总线访问算法 */
	void *algo_data;

	/* data fields that are valid for all devices */
	struct rt_mutex bus_lock;

	int timeout;			/* in jiffies */
	int retries;
	struct device dev;		/* the adapter device */

	int nr;
	char name[48];
	struct completion dev_released;

	struct mutex userspace_client_lock;
	struct list_head userspace_clients;

	struct i2c_adapter_quirks *quirks;
	const struct i2c_adapter_quirk_info *quirk_info;
};

i2c_algorithm类型的指针变量algo,对于一个 I2C 适配器,肯定要对外提供读写与 API 函数,设备驱动程序可以使用这些 API 函数来完成读写操作。i2c_algorithm就是 I2C 适配器与 I2C 设备进行通信的方法。

i2c_algorithm结构体定义在include/linux/i2c.h文件中,内容如下 (删除条件编译):

复制代码
struct i2c_algorithm {
	int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,
		struct i2c_msg *msgs,
		int num);
	int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
		unsigned short flags, char read_write,
		u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);

	/* To determine what the adapter supports */
	u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);
};

master_xfer就是 I2C 适配器的传输函数,可以通过此函数来完成与 IIC 设备之间的通信。

smbus_xfer就是 SMBUS 总线的传输函数。

综上所述,I2C 总线驱动,或者说 I2C 适配器驱动的主要工作就是初始化i2c_adapter结构体变量,然后设置i2c_algorithm中的master_xfer函数。完成以后通过i2c_add_numbered_adapteri2c_add_adapter这两个函数向系统注册设置好的i2c_adapter,这两个函数的原型如下:

复制代码
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)

这两个函数的区别在于i2c_add_adapter使用动态的总线号,而i2c_add_numbered_adapter使用静态总线号。函数参数和返回值含义如下:

adapteradap:要添加到 Linux 内核中的i2c_adapter,也就是 I2C 适配器。

返回值:0,成功;负值,失败。

如果要删除 I2C 适配器的话使用i2c_del_adapter函数即可,函数原型如下:

复制代码
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)

函数参数和返回值含义如下:

adap:要删除的 I2C 适配器。

返回值:无。

关于 I2C 的总线 (控制器或适配器) 驱动就讲解到这里,一般 SOC 的 I2C 总线驱动都是由半导体厂商编写的,比如 I.MX6U 的 I2C 适配器驱动 NXP 已经编写好了,这个不需要用户去编写。因此 I2C 总线驱动对我们这些 SOC 使用者来说是被屏蔽掉的,我们只要专注于 I2C 设备驱动即可。除非你是在半导体公司上班,工作内容就是写 I2C 适配器驱动。

三、I2C 设备驱动

I2C 设备驱动重点关注两个数据结构:i2c_clienti2c_driver,根据总线、设备和驱动模型,I2C 总线上一小节已经讲了。还剩下设备和驱动,i2c_client就是描述设备信息的,i2c_driver描述驱动内容,类似于platform_driver

1、i2c_client 结构体

i2c_client结构体定义在include/linux/i2c.h文件中,内容如下:

复制代码
struct i2c_client {
	unsigned short flags;		/* 标志 */
	unsigned short addr;		/* 芯片地址,7位,存在低7位 */
	......
	char name[I2C_NAME_SIZE];	/* 名字 */
	struct i2c_adapter *adapter;	/* 对应的I2C适配器 */
	struct device dev;		/* 设备结构体 */
	int irq;			/* 中断 */
	struct list_head detected;
	......
};

一个设备对应一个i2c_client,每检测到一个 I2C 设备就会给这个 I2C 设备分配一个i2c_client

2、i2c_driver 结构体

i2c_driver类似platform_driver,是我们编写 I2C 设备驱动重点要处理的内容,i2c_driver结构体定义在include/linux/i2c.h文件中,内容如下:

复制代码
struct i2c_driver {
	unsigned int class;

	/* Notifies the driver that a new bus has appeared. You should
	 * avoid using this, it will be removed in a near future.
	 */
	int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated;

	/* 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 *);

	/* Alert callback, for example for the SMBus alert protocol.
	 * The format and meaning of the data value depends on the
	 * protocol. For the SMBus alert protocol, there is a single bit
	 * of data passed as the alert response's low bit ("event
	 * flag").
	 */
	int (*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;
};

当 I2C 设备和驱动匹配成功以后probe函数就会执行,和 platform 驱动一样。

device_driver驱动结构体,如果使用设备树的话,需要设置device_driverof_match_table成员变量,也就是驱动的兼容 (compatible) 属性。

对于我们 I2C 设备驱动编写人来说,重点工作就是构建i2c_driver,构建完成以后需要向 Linux 内核注册这个i2c_driveri2c_driver注册函数为int i2c_register_driver,此函数原型如下:

复制代码
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)

函数参数和返回值含义如下:

owner:一般为THIS_MODULE

driver:要注册的i2c_driver

返回值:0,成功;负值,失败。

另外i2c_add_driver也常常用于注册i2c_driveri2c_add_driver是一个宏,定义如下:

复制代码
#define i2c_add_driver(driver) \
	i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)

i2c_add_driver就是对i2c_register_driver做了一个简单的封装,只有一个参数,就是要注册的i2c_driver

注销 I2C 设备驱动的时候需要将前面注册的i2c_driver从 Linux 内核中注销掉,需要用到i2c_del_driver函数,此函数原型如下:

复制代码
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)

driver:要注销的i2c_driver

返回值:无。

i2c_driver的注册示例代码如下:

复制代码
/* i2c驱动的probe函数 */
static int xxx_probe(struct i2c_client *client,
	const struct i2c_device_id *id)
{
	/* 函数具体程序 */
	return 0;
}

/* I2C驱动的remove函数 */
static int xxx_remove(struct i2c_client *client)
{
	/* 函数具体程序 */
	return 0;
}

/* 传统匹配方式ID列表 */
static const struct i2c_device_id xxx_id[] = {
	{"xxx", 0},
	{}
};

/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
	{ .compatible = "xxx" },
	{ /* Sentinel */ }
};

/* i2c驱动结构体 */
static struct i2c_driver xxx_driver = {
	.probe = xxx_probe,
	.remove = xxx_remove,
	.driver = {
		.owner = THIS_MODULE,
		.name = "xxxx",
		.of_match_table = xxx_of_match,
	},
	.id_table = xxx_id,
};

/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{
	int ret = 0;
	ret = i2c_add_driver(&xxx_driver);
	return ret;
}

/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{
	i2c_del_driver(&xxx_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);

第 22~25 行,of_device_id,设备树所用的匹配 ID 表。 第 26~37 行,i2c_driver,I2C 设备驱动结构体。当设备和驱动匹配成功以后probe函数就会执行,这些和 platform 驱动一样,probe函数里面基本就是标准的字符设备驱动那一套了。

3、I2C 设备和驱动匹配过程

I2C 设备和驱动的匹配过程是由 I2C 核心来完成的,drivers/i2c/i2c-core.c就是 I2C 的核心部分,I2C 核心提供了一些与具体硬件无关的 API 函数,比如前面讲过的: 1、I2C 适配器注册 / 注销函数

  • I2C 适配器注册 / 注销函数

    int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
    int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
    void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)

  • I2C 驱动注册 / 注销函数

    int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
    int i2c_add_driver (struct i2c_driver *driver)
    void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)

设备和驱动的匹配过程也是由 I2C 总线完成的,I2C 总线的数据结构为i2c_bus_type,定义在drivers/i2c/i2c-core.c文件,i2c_bus_type内容如下:

复制代码
struct bus_type i2c_bus_type = {
	.name		= "i2c",
	.match		= i2c_device_match,
	.probe		= i2c_device_probe,
	.remove		= i2c_device_remove,
	.shutdown	= i2c_device_shutdown,
};

.match就是 I2C 总线的设备和驱动匹配函数,在这里就是i2c_device_match这个函数,此函数内容如下:

复制代码
static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
	struct i2c_client	*client = i2c_verify_client(dev);
	struct i2c_driver	*driver;

	if (!client)
		return 0;

	/* Attempt an OF style match first */
	if (of_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	/* Then ACPI style match */
	if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
		return 1;

	driver = to_i2c_driver(drv);
	/* match on an id table if there is one */
	if (driver->id_table)
		return i2c_match_id(driver->id_table, client) != NULL;
	return 0;
}

of_driver_match_device函数用于完成设备树匹配。i2c_driver设备的of_device_id里面的compatible属性的匹配,如果相当的话就表示 I2C 设备和驱动匹配。

acpi_driver_match_device函数用于 ACPI 形式的匹配。

i2c_match_id函数用于传统的、无设备树的 I2C 设备和驱动匹配过程。比较 I2C 设备名字和i2c_device_id的 name 字段是否相等,相等的话就说明 I2C 设备和驱动匹配。

4、I.MX6U 的 I2C 适配器驱动分析

上一小节我们讲解了 Linux 下的 I2C 驱动框架,重点分为 I2C 适配器驱动和 I2C 设备驱动,其中 I2C 适配器驱动就是 SOC 的 I2C 控制器驱动。I2C 设备驱动是需要用户根据不同的 I2C 设备去编写,而 I2C 适配器驱动一般都是 SOC 厂商编写的,比如 NXP 就编写好了 I.MX6U 的适配器驱动。在 imx6ull.dtsi 文件中找到 I.MX6U 的 I2C1 控制器设备节点,节点内容如下所示:

复制代码
1 i2c1: i2c@021a0000 {
2 	#address-cells = <1>;
3 	#size-cells = <0>;
4 	compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
5 	reg = <0x021a0000 0x4000>;
6 	interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
7 	clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
8 	status = "disabled";
9 };

重点关注 i2c1 节点的 compatible 属性值,因为通过 compatible 属性值可以在 Linux 源码里面找到对应的驱动文件。这里 i2c1 节点的 compatible 属性值有两个:"fsl,imx6ul-i2c""fsl,imx21-i2c",在 Linux 源码中搜索这两个字符串即可找到对应的驱动文件。I.MX6U 的 I2C 适配器驱动驱动文件为 drivers/i2c/busses/i2c-imx.c,在此文件中有如下内容:

复制代码
244 static struct platform_device_id imx_i2c_devtype[] = {
245 	{
246 		.name = "imx1-i2c",
247 		.driver_data = (kernel_ulong_t)&imx1_i2c_hwdata,
248 	},
249 	{
250 		.name = "imx21-i2c",
251 		.driver_data = (kernel_ulong_t)&imx21_i2c_hwdata,
252 	},
253 	{ /* sentinel */ }
254 };
255 MODULE_DEVICE_TABLE(platform, imx_i2c_devtype);
256 
257 static const struct of_device_id i2c_imx_dt_ids[] = {
258 	{ .compatible = "fsl,imx1-i2c", .data = &imx1_i2c_hwdata, },
259 	{ .compatible = "fsl,imx21-i2c", .data = &imx21_i2c_hwdata, },
260 	{ .compatible = "fsl,vf610-i2c", .data = &vf610_i2c_hwdata, },
261 	{ /* sentinel */ }
262 };
263 MODULE_DEVICE_TABLE(of, i2c_imx_dt_ids);
......
1119 static struct platform_driver i2c_imx_driver = {
1120 	.probe = i2c_imx_probe,
1121 	.remove = i2c_imx_remove,
1122 	.driver = {
1123 		.name = DRIVER_NAME,
1124 		.owner = THIS_MODULE,
1125 		.of_match_table = i2c_imx_dt_ids,
1126 		.pm = IMX_I2C_PM,
1127 	},
1128 	.id_table = imx_i2c_devtype,
1129 };
1130 
1131 static int __init i2c_adap_imx_init(void)
1132 {
1133 	return platform_driver_register(&i2c_imx_driver);
1134 }
1135 subsys_initcall(i2c_adap_imx_init);
1136 
1137 static void __exit i2c_adap_imx_exit(void)
1138 {
1139 	platform_driver_unregister(&i2c_imx_driver);
1140 }
1141 module_exit(i2c_adap_imx_exit);

从示例代码可以看出,I.MX6U 的 I2C 适配器驱动是个标准的 platform 驱动,由此可以看出,虽然 I2C 总线为别的设备提供了一种总线驱动框架,但是 I2C 适配器却是 platform 驱动。就像你的部门老大是你的领导,你是他的下属,但是放到整个公司,你的部门老大却也是老板的下属。

第 259 行,"fsl,imx21-i2c" 属性值,设备树中 i2c1 节点的 compatible 属性值就是与此匹配上的。因此 i2c-imx.c 文件就是 I.MX6U 的 I2C 适配器驱动文件。

第 1120 行,当设备和驱动匹配成功以后 i2c_imx_probe 函数就会执行,i2c_imx_probe 函数就会完成 I2C 适配器初始化工作。

i2c_imx_probe 函数内容如下所示 (有省略):

复制代码
971 static int i2c_imx_probe(struct platform_device *pdev)
972 {
973 	const struct of_device_id *of_id =
974 			of_match_device(i2c_imx_dt_ids, &pdev->dev);
975 	struct imx_i2c_struct *i2c_imx;
976 	struct resource *res;
977 	struct imxi2c_platform_data *pdata =
978 			dev_get_platdata(&pdev->dev);
979 	void __iomem *base;
980 	int irq, ret;
981 	dma_addr_t phy_addr;
982 
983 	dev_dbg(&pdev->dev, "%s\n", __func__);
984 	irq = platform_get_irq(pdev, 0);
......
990 	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
991 	base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
992 	if (IS_ERR(base))
993 		return PTR_ERR(base);
994 
995 	phy_addr = (dma_addr_t)res->start;
996 	i2c_imx = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*i2c_imx),
997 				GFP_KERNEL);
998 	if (!i2c_imx)
999 		return -ENOMEM;
......
1000 	if (of_id)
1001 		i2c_imx->hwdata = of_id->data;
1002 	else
1003 		i2c_imx->hwdata = (struct imx_i2c_hwdata *)
1004 			platform_get_device_id(pdev)->driver_data;
1005 
1006 	/* Setup i2c_imx driver structure */
1007 	strlcpy(i2c_imx->adapter.name, pdev->name, sizeof(i2c_imx->adapter.name));
1008 	i2c_imx->adapter.owner		= THIS_MODULE;
1009 	i2c_imx->adapter.algo		= &i2c_imx_algo;
1010 	i2c_imx->adapter.dev.parent	= &pdev->dev;
1011 	i2c_imx->adapter.nr		= pdev->id;
1012 	i2c_imx->adapter.dev.of_node	= pdev->dev.of_node;
1013 	i2c_imx->base			= base;
1014 
1015 	/* Get I2C clock */
1016 	i2c_imx->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, NULL);
......
1026 	ret = clk_prepare_enable(i2c_imx->clk);
......
1027 	/* Request IRQ */
1028 	ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, i2c_imx_isr,
1029 			IRQF_NO_SUSPEND, pdev->name, i2c_imx);
......
1035 	/* Init queue */
1036 	init_waitqueue_head(&i2c_imx->queue);
1037 
1038 	/* Set up adapter data */
1039 	i2c_set_adapdata(&i2c_imx->adapter, i2c_imx);
1040 
1041 	/* Set up clock divider */
1042 	i2c_imx->bitrate = IMX_I2C_BIT_RATE;
1043 	ret = of_property_read_u32(pdev->dev.of_node,
1044 			"clock-frequency", &i2c_imx->bitrate);
1045 	if (ret < 0 && pdata && pdata->bitrate)
1046 		i2c_imx->bitrate = pdata->bitrate;
1047 
1048 	/* Set up chip registers to defaults */
1049 	imx_i2c_write_reg(i2c_imx->hwdata->i2cr_ien_opcode ^ I2CR_IEN,
1050 			IMX_I2C_I2CR, i2c_imx);
1051 	imx_i2c_write_reg(i2c_imx->hwdata->isr_clr_opcode, i2c_imx,
			IMX_I2C_I2SR);
1052 
1053 	/* Add I2C adapter */
1054 	ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c_imx->adapter);
1055 	if (ret < 0) {
1056 		dev_err(&pdev->dev, "registration failed\n");
1057 		goto clk_disable;
1058 	}
1059 
1060 	/* Set up platform driver data */
1061 	platform_set_drvdata(pdev, i2c_imx);
1062 	clk_disable_unprepare(i2c_imx->clk);
......
1070 	/* Init DMA config if supported */
1071 	i2c_imx_dma_request(i2c_imx, phy_addr);
1072 
1073 	return 0;	/* Return OK */
1074 
1075 clk_disable:
1076 	clk_disable_unprepare(i2c_imx->clk);
1077 
1078 	return ret;
1079 }

第 984 行,调用platform_get_irq函数获取中断号。

第 990~993 行,调用platform_get_resource函数从设备树中获取 I2C 控制器寄存器物理地址,也就是0x021a0000。获取到寄存器基地址以后使用devm_ioremap_resource函数对其进行内存映射,得到可以在 Linux 内核中使用的虚拟地址。

第 996 行,NXP 使用imx_i2c_struct结构体来表示 I.MX 系列 SOC 的 I2C 控制器,这里使用devm_kzalloc函数来申请内存。

第 1008~1013 行,初始化i2c_adapter结构体变量,i2c_imx->adapter就是i2c_adapter,这里初始化i2c_adapter。第 1009 行设置i2c_adapteralgo成员变量为i2c_imx_algo,也就是i2c_algorithm

第 1028~1029 行,注册 I2C 控制器中断,中断服务函数为i2c_imx_isr

第 1042~1044 行,设置 I2C 频率,默认为IMX_I2C_BIT_RATE=100KHz,如果设备树节点设置了clock-frequency属性的话 I2C 频率就使用clock-frequency属性值。

第 1049~1051 行,调用imx_i2c_write_reg函数初始化 I2CR 和 I2SR 寄存器。

第 1054 行,调用i2c_add_numbered_adapter向 Linux 内核注册i2c_adapter

第 1071 行,申请 DMA,看 I.MX 的 I2C 适配器驱动采用了 DMA 方式。

i2c_imx_probe函数主要的工作就是一下两点:

①、初始化i2c_adapter,设置i2c_algorithmi2c_imx_algo,最后向 Linux 内核注册i2c_adapter

②、初始化 I2C 控制器,配置相关寄存器。

i2c_imx_algo包含 I2C 适配器与 I2C 设备的通信函数master_xferi2c_imx_algo结构体定义如下:

复制代码
966 static struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = {
967 	.master_xfer	= i2c_imx_xfer,
968 	.functionality	= i2c_imx_func,
969 };

我们先来看一下functionalityfunctionality用于返回此 I2C 适配器支持什么样的通信协议,在这里functionality就是i2c_imx_funci2c_imx_func函数内容如下:

复制代码
static u32 i2c_imx_func(struct i2c_adapter *adapter)
{
	return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL
		| I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA;
}

重点来看一下i2c_imx_xfer函数,因为最终就是通过此函数来完成与 I2C 设备通信的,此函数内容如下 (有省略):

复制代码
888 static int i2c_imx_xfer(struct i2c_adapter *adapter,
889 		struct i2c_msg *msgs, int num)
890 {
891 	unsigned int i, temp;
892 	int result;
893 	bool is_lastmsg = false;
894 	struct imx_i2c_struct *i2c_imx = i2c_get_adapdata(adapter);
895 
896 	dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev, "<%s>\n", __func__);
897 
898 	/* Start I2C transfer */
899 	result = i2c_imx_start(i2c_imx);
900 	if (result)
901 		goto fail0;
902 
903 	/* read/write data */
904 	for (i = 0; i < num; i++) {
905 		if (i == num - 1)
906 			is_lastmsg = true;
907 
908 		if (i) {
909 			dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,
910 				"<%s> repeated start\n", __func__);
911 			temp = imx_i2c_read_reg(i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
912 			temp |= I2CR_RSTA;
913 			imx_i2c_write_reg(temp, i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
914 			result = i2c_imx_bus_busy(i2c_imx, 1);
915 			if (result)
916 				goto fail0;
917 		}
918 		dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,
919 			"<%s> transfer message: %d\n", __func__, i);
920 		/* write/read data */
......
938 		if (msgs[i].flags & I2C_M_RD)
939 			result = i2c_imx_read(i2c_imx, &msgs[i], is_lastmsg);
940 		else {
941 			if (i2c_imx->dma && msgs[i].len >= DMA_THRESHOLD)
942 				result = i2c_imx_dma_write(i2c_imx, &msgs[i]);
943 			else
944 				result = i2c_imx_write(i2c_imx, &msgs[i]);
945 		}
946 		if (result)
947 			goto fail0;
948 	}
949 
950 fail0:
951 	/* Stop I2C transfer */
952 	i2c_imx_stop(i2c_imx);
953 
954 	dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev, "<%s> exit with: %s: %d\n", __func__,
955 		(result < 0) ? "error" : "success msg",
956 		(result < 0) ? result : num);
957 	return (result < 0) ? result : num;
958 }

第 899 行,调用 i2c_imx_start 函数开启 I2C 通信。

第 939 行,如果是从 I2C 设备读数据的话就调用 i2c_imx_read 函数。

第 941~945 行,向 I2C 设备写数据,如果要用 DMA 的话就使用 i2c_imx_dma_write 函数来完成写数据。如果不使用 DMA 的话就使用 i2c_imx_write 函数完成写数据。

第 952 行,I2C 通信完成以后调用 i2c_imx_stop 函数停止 I2C 通信。

i2c_imx_starti2c_imx_readi2c_imx_writei2c_imx_stop 这些函数就是 I2C 寄存器的具体操作函数,这里就不详细的分析了。

四、I2C 设备驱动编写流程

I2C 适配器驱动 SOC 厂商已经替我们编写好了,我们需要做的就是编写具体的设备驱动,本小节我们就来学习一下 I2C 设备驱动的详细编写流程。

1、I2C 设备信息描述

1.1、未使用设备树的时候

首先肯定要描述 I2C 设备节点信息,先来看一下没有使用设备树的时候是如何在 BSP 里面描述 I2C 设备信息的,在未使用设备树的时候需要在 BSP 里面使用i2c_board_info结构体来描述一个具体的 I2C 设备。

复制代码
295 struct i2c_board_info {
296 	char		type[I2C_NAME_SIZE];	/* I2C设备名字 */
297 	unsigned short	flags;			/* 标志 */
298 	unsigned short	addr;			/* I2C器件地址 */
299 	void		*platform_data;
300 	struct dev_archdata	*archdata;
301 	struct device_node *of_node;
302 	struct fwnode_handle *fwnode;
303 	int		irq;
304 };

typeaddr这两个成员变量是必须要设置的,一个是 I2C 设备的名字,一个是 I2C 设备的器件地址。打开arch/arm/mach-imx/mach-mx27_3ds.c文件,此文件中关于 OV2640 的 I2C 设备信息描述如下:

复制代码
392 static struct i2c_board_info mx27_3ds_i2c_camera = {
393 	I2C_BOARD_INFO("ov2640", 0x30),
394 };

示例代码中使用I2C_BOARD_INFO来完成mx27_3ds_i2c_camera的初始化工作,I2C_BOARD_INFO是一个宏,定义如下:

复制代码
316 #define I2C_BOARD_INFO(dev_type, dev_addr) \
317 	.type = dev_type, .addr = (dev_addr)

可以看出,I2C_BOARD_INFO宏其实就是设置i2c_board_infotypeaddr这两个成员变量,因此示例代码的主要工作就是设置 I2C 设备名字为ov2640,ov2640 的器件地址为0x30

大家可以在 Linux 源码里面全局搜索i2c_board_info,会找到大量以i2c_board_info定义的 I2C 设备信息,这些就是未使用设备树时候的 I2C 设备的描述方式,当采用了设备树以后就不会再使用i2c_board_info来描述 I2C 设备了。

1.2、使用设备树的时候

使用设备树的时候 I2C 设备信息通过创建相应的子节点就行了,比如 NXP 官方的 EVK 开发板在 I2C1 上接了 mag3110 这个磁力计芯片,因此必须在 i2c1 节点下创建 mag3110 子节点,然后在这个子节点内描述 mag3110 这个芯片的相关信息。打开imx6ull-14x14-evk.dts这个设备树文件,然后找到如下内容:

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

	mag3110@0e {
		compatible = "fsl,mag3110";
		reg = <0x0e>;
		position = <2>;
	};
};

第 7~11 行,向 i2c1 添加 mag3110 子节点,第 7 行mag3110@0e是子节点名字,@后面的0e就是 mag3110 的 I2C 器件地址。第 8 行设置compatible属性值为"fsl,mag3110"。第 9 行的reg属性也是设置 mag3110 的器件地址的,因此值为0x0e。I2C 设备节点的创建重点是compatible属性和reg属性的设置,一个用于匹配驱动,一个用于设置器件地址。

2、I2C****设备数据收发处理流程

I2C 设备驱动首先要做的就是初始化 i2c_driver 并向 Linux 内核注册。当设备和驱动匹配以后 i2c_driver 里面的 probe 函数就会执行,probe 函数里面所做的就是字符设备驱动那一套了。一般需要在 probe 函数里面初始化 I2C 设备,要初始化 I2C 设备就必须能够对 I2C 设备寄存器进行读写操作,这里就要用到 i2c_transfer 函数了。i2c_transfer 最终会调用 I2C 适配器中 i2c_algorithm 里面的 master_xfer 函数,对于 I.MX6U 而言就是 i2c_imx_xfer 这个函数。i2c_transfer 函数原型如下:

复制代码
int i2c_transfer(struct i2c_adapter  *adap,
			struct i2c_msg      *msgs,
			int                 num)

函数参数和返回值含义如下:

adap:所使用的 I2C 适配器,i2c_client 会保存其对应的 i2c_adapter。

msgs:I2C 要发送的一个或多个消息。

num:消息数量,也就是 msgs 的数量。

返回值:负值,失败;其他非负值,发送的 msgs 数量。

我们重点来看一下 msgs 这个参数,这是一个 i2c_msg 类型的指针参数,I2C 进行数据收发说白了就是消息的传递,Linux 内核使用 i2c_msg 结构体来描述一个消息。i2c_msg 结构体定义在 include/uapi/linux/i2c.h 文件中,结构体内容如下:

复制代码
68 struct i2c_msg {
69 	__u16 addr;			/* 从机地址      */
70 	__u16 flags;		/* 标志          */
71 #define I2C_M_TEN		0x0010
72 #define I2C_M_RD		0x0001
73 #define I2C_M_STOP		0x8000
74 #define I2C_M_NOSTART	0x4000

75 #define I2C_M_REV_DIR_ADDR	0x2000
76 #define I2C_M_IGNORE_NAK	0x1000
77 #define I2C_M_NO_RD_ACK		0x0800
78 #define I2C_M_RECV_LEN		0x0400
79 	__u16 len;			/* 消息(本msg)长度 */
80 	__u8 *buf;			/* 消息数据       */
81 };

使用 i2c_transfer 函数发送数据之前要先构建好 i2c_msg,使用 i2c_transfer 进行 I2C 数据收发的示例代码如下:

复制代码
1 /* 设备结构体 */
2 struct xxx_dev {
3 	......
4 	void *private_data; /* 私有数据,一般会设置为i2c_client */
5 };
6 
7 /*
8  * @description: 读取I2C设备多个寄存器数据
9  * @param - dev : I2C设备
10  * @param - reg : 要读取的寄存器首地址
11  * @param - val : 读取到的数据
12  * @param - len : 要读取的数据长度
13  * @return      : 操作结果
14  */
15 static int xxx_read_regs(struct xxx_dev *dev, u8 reg, void *val,
16 			int len)
17 {
18 	int ret;
19 	struct i2c_msg msg[2];
20 	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)
21 				dev->private_data;
22 
23 	/* msg[0],第一条写消息,发送要读取的寄存器首地址 */
24 	msg[0].addr = client->addr;	/* I2C器件地址  */
25 	msg[0].flags = 0;				/* 标记为发送数据 */
26 	msg[0].buf = &reg;				/* 读取的首地址  */
27 	msg[0].len = 1;					/* reg长度       */
28 
29 	/* msg[1],第二条读消息,读取寄存器数据 */
30 	msg[1].addr = client->addr;		/* I2C器件地址  */
31 	msg[1].flags = I2C_M_RD;		/* 标记为读取数据 */
32 	msg[1].buf = val;				/* 读取数据缓冲区 */
33 	msg[1].len = len;				/* 要读取的数据长度 */
34 
35 	ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
36 	if(ret == 2) {
37 		ret = 0;
38 	} else {
39 		ret = -EREMOTEIO;
40 	}
41 	return ret;
42 }
43 
44 /*
45  * @description	: 向I2C设备多个寄存器写入数据
46  * @param - dev : 要写入的设备结构体
47  * @param - reg : 要写入的寄存器首地址
48  * @param - buf : 要写入的数据缓冲区
49  * @param - len : 要写入的数据长度
50  * @return      : 操作结果
51  */
52 static s32 xxx_write_regs(struct xxx_dev *dev, u8 reg, u8 *buf,
53 			u8 len)
54 {
55 	u8 b[256];
56 	struct i2c_msg msg;
57 	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)
58 				dev->private_data;
59 
60 	b[0] = reg;					/* 寄存器首地址				*/
61 	memcpy(&b[1],buf,len);		/* 将要发送的数据拷贝到数组b里面 */
62 
63 	msg.addr = client->addr;	/* I2C器件地址 */
64 	msg.flags = 0;				/* 标记为写数据 */
65 
66 	msg.buf = b;				/* 要发送的数据缓冲区 */
67 	msg.len = len + 1;			/* 要发送的数据长度 */
68 
69 	return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
70 }

第 2~5 行,设备结构体,在设备结构体里面添加一个指向 void 的指针成员变量 private_data,此成员变量用于保存设备的私有数据。在 I2C 设备驱动中我们一般将其指向 I2C 设备对应的 i2c_client。

第 15~42 行,xxx_read_regs 函数用于读取 I2C 设备多个寄存器数据。第 19 行定义了一个 i2c_msg 数组,2 个 i2c_msg。I2C 读取多个寄存器的时候要先发送要读取寄存器地址,然后再读取数据,所以需要准备两个 i2c_msg。一个用于发送寄存器地址,一个用于读取寄存器值。对于 msg 0,将 flags 设置为 0,表示写数据。msg 0 的 addr 是 I2C 设备的器件地址,msg 0 的 buf 成员变量就是要读取的寄存器地址。对于 msg 1,将 flags 设置为 I2C_M_RD,表示读取数据。msg 1 的 buf 成员变量用于保存读取到的数据,len 成员变量就是要读取的数据长度。调用 i2c_transfer 函数完成 I2C 数据读操作。

第 52~70 行,xxx_write_regs 函数用于向 I2C 设备多个寄存器写数据,I2C 写操作要比读操作简单一点,因此一个 i2c_msg 即可。数组 b 用于存放寄存器首地址和要发送的数据,第 60 行设置 b 0 为寄存器地址。第 61 行将要发送的数据拷贝到数组 b 里面。第 63 行设置 msg 的 addr 为 I2C 器件地址。第 64 行设置 msg 的 flags 为 0,也就是写数据。第 66 行设置 msg.buf 为数组 b。第 67 行设置 msg 的 len 为 len+1,因为要加上一个字节的寄存器地址。最后通过 i2c_transfer 函数完成向 I2C 设备的写操作。

另外还有两个 API 函数分别用于 I2C 数据的收发操作,这两个函数最终都会调用 i2c_transfer。首先先来看一下 I2C 数据发送函数 i2c_master_send,函数原型如下:

复制代码
int i2c_master_send(const struct i2c_client *client,
			const char *buf,
			int count)

函数参数和返回值含义如下:

client:I2C 设备对应的 i2c_client。

buf:要发送的数据。

count:要发送的数据字节数,要小于 64KB,因为 i2c_msg 的 len 成员变量是一个 u16 (无符号 16 位) 类型的数据。

返回值:负值,失败;其他非负值,发送的字节数。

I2C 数据接收函数为 i2c_master_recv,函数原型如下:

复制代码
int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client,
			char *buf,
			int count)

函数参数和返回值含义如下:

client:I2C 设备对应的 i2c_client。

buf:要接收的数据。

count:要接收的数据字节数,要小于 64KB,因为 i2c_msg 的 len 成员变量是一个 u16 (无符号 16 位) 类型的数据。

返回值:负值,失败;其他非负值,发送的字节数。

关于 Linux 下 I2C 设备驱动的编写流程就讲解到这里,重点就是 i2c_msg 的构建和 i2c_transfer 函数的调用。

五、关于AP3216C设备的demo

1、修改设备树

1.1、IO****修改或添加

首先肯定是要修改 IO,AP3216C 用到了 I2C1 接口,I.MX6U-ALPHA 开发板上的 I2C1 接口使用到了 UART4_TXD 和 UART4_RXD,因此肯定要在设备树里面设置这两个 IO。如果要用到 AP3216C 的中断功能的话还需要初始化 AP_INT 对应的 GPIO1_IO01 这个 IO,本章实验我们不使用中断功能。因此只需要设置 UART4_TXD 和 UART4_RXD 这两个 IO,NXP 其实已经将他这两个 IO 设置好了,打开 imx6ull-alientek-emmc.dts,然后找到如下内容:

复制代码
1 pinctrl_i2c1: i2c1grp {
2 	fsl,pins = <
3 		MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL 0x4001b8b0
4 		MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA 0x4001b8b0
5 	>;
6 };

pinctrl_i2c1 就是 I2C1 的 IO 节点,这里将 UART4_TXD 和 UART4_RXD 这两个 IO 分别复用为 I2C1_SCL 和 I2C1_SDA,电气属性都设置为 0x4001b8b0。

1.2、在 i2c1 节点追加 ap3216c 子节点

复制代码
1 &i2c1 {
2 	clock-frequency = <100000>;
3 	pinctrl-names = "default";
4 	pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
5 	status = "okay";
6 
7 	mag3110@0e {
8 		compatible = "fsl,mag3110";
9 		reg = <0x0e>;
10 		position = <2>;
11 	};
12 
13 	fxls8471@1e {
14 		compatible = "fsl,fxls8471";
15 		reg = <0x1e>;
16 		position = <0>;
17 		interrupt-parent = <&gpio5>;
18 		interrupts = <0 8>;
19 	};
20 };

第 2 行,clock-frequency 属性为 I2C 频率,这里设置为 100KHz。

第 4 行,pinctrl-0 属性指定 I2C 所使用的 IO 为 pinctrl_i2c1 子节点。

第 7~11 行,mag3110 是个磁力计,NXP 官方的 EVK 开发板上接了 mag3110,因此 NXP 在 i2c1 节点下添加了 mag3110 这个子节点。

第 13~19 行,NXP 官方 EVK 开发板也接了一个 fxls8471。

将 i2c1 节点里面原有的 mag3110 和 fxls8471 这两个 I2C 子节点删除,然后添加 ap3216c 子节点信息,完成以后的 i2c1 节点内容如下所示:

复制代码
1 &i2c1 {
2 	clock-frequency = <100000>;
3 	pinctrl-names = "default";
4 	pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
5 	status = "okay";
6 
7 	ap3216c@1e {
8 		compatible = "alientek,ap3216c";
9 		reg = <0x1e>;
10 	};
11 };

第 7 行,ap3216c 子节点,@后面的 "1e" 是 ap3216c 的器件地址。

第 8 行,设置 compatible 值为"alientek,ap3216c"

第 9 行,reg 属性也是设置 ap3216c 器件地址的,因此 reg 设置为 0x1e。

设备树修改完成以后使用make dtbs重新编译一下,然后使用新的设备树启动 Linux 内核。/sys/bus/i2c/devices 目录下存放着所有 I2C 设备,如果设备树修改正确的话,会在 /sys/bus/i2c/devices 目录下看到一个名为 "0-001e" 的子目录,如图所示:

图中的 "0-001e" 就是 ap3216c 的设备目录,"1e" 就是 ap3216c 器件地址。进入 0-001e 目录,可以看到 "name" 文件,name 问价就保存着此设备名字,在这里就是 "ap3216c",如图所示:

复制代码
#ifndef AP3216C_H
#define AP3216C_H
/***************************************************************
文件名		: ap3216creg.h
版本	   	: V1.0
描述	   	: AP3216C寄存器地址描述头文件
其他	   	: 无
***************************************************************/

#define AP3216C_ADDR    	0X1E	/* AP3216C器件地址  */

/* AP3316C寄存器 */
#define AP3216C_SYSTEMCONG	0x00	/* 配置寄存器       */
#define AP3216C_INTSTATUS	0X01	/* 中断状态寄存器   */
#define AP3216C_INTCLEAR	0X02	/* 中断清除寄存器   */
#define AP3216C_IRDATALOW	0x0A	/* IR数据低字节     */
#define AP3216C_IRDATAHIGH	0x0B	/* IR数据高字节     */
#define AP3216C_ALSDATALOW	0x0C	/* ALS数据低字节    */
#define AP3216C_ALSDATAHIGH	0X0D	/* ALS数据高字节    */
#define AP3216C_PSDATALOW	0X0E	/* PS数据低字节     */
#define AP3216C_PSDATAHIGH	0X0F	/* PS数据高字节     */

#endif

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include "ap3216creg.h"
/***************************************************************
文件名		: ap3216c.c
版本	   	: V1.0
描述	   	: AP3216C驱动程序
其他	   	: 无
***************************************************************/
#define AP3216C_CNT	1
#define AP3216C_NAME	"ap3216c"

struct ap3216c_dev {
	dev_t devid;			/* 设备号 	 */
	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/
	struct class *class;	/* 类 		*/
	struct device *device;	/* 设备 	 */
	struct device_node	*nd; /* 设备节点 */
	int major;			/* 主设备号 */
	void *private_data;	/* 私有数据 */
	unsigned short ir, als, ps;		/* 三个光传感器数据 */
};

static struct ap3216c_dev ap3216cdev;

/*
 * @description	: 从ap3216c读取多个寄存器数据
 * @param - dev:  ap3216c设备
 * @param - reg:  要读取的寄存器首地址
 * @param - val:  读取到的数据
 * @param - len:  要读取的数据长度
 * @return 		: 操作结果
 */
static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
	int ret;
	struct i2c_msg msg[2];
	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;

	/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
	msg[0].addr = client->addr;			/* ap3216c地址 */
	msg[0].flags = 0;					/* 标记为发送数据 */
	msg[0].buf = &reg;					/* 读取的首地址 */
	msg[0].len = 1;						/* reg长度*/

	/* msg[1]读取数据 */
	msg[1].addr = client->addr;			/* ap3216c地址 */
	msg[1].flags = I2C_M_RD;			/* 标记为读取数据*/
	msg[1].buf = val;					/* 读取数据缓冲区 */
	msg[1].len = len;					/* 要读取的数据长度*/

	ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
	if(ret == 2) {
		ret = 0;
	} else {
		printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);
		ret = -EREMOTEIO;
	}
	return ret;
}

/*
 * @description	: 向ap3216c多个寄存器写入数据
 * @param - dev:  ap3216c设备
 * @param - reg:  要写入的寄存器首地址
 * @param - val:  要写入的数据缓冲区
 * @param - len:  要写入的数据长度
 * @return 	  :   操作结果
 */
static s32 ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
	u8 b[256];
	struct i2c_msg msg;
	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
	
	b[0] = reg;					/* 寄存器首地址 */
	memcpy(&b[1],buf,len);		/* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */
		
	msg.addr = client->addr;	/* ap3216c地址 */
	msg.flags = 0;				/* 标记为写数据 */

	msg.buf = b;				/* 要写入的数据缓冲区 */
	msg.len = len + 1;			/* 要写入的数据长度 */

	return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}

/*
 * @description	: 读取ap3216c指定寄存器值,读取一个寄存器
 * @param - dev:  ap3216c设备
 * @param - reg:  要读取的寄存器
 * @return 	  :   读取到的寄存器值
 */
static unsigned char ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg)
{
	u8 data = 0;

	ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1);
	return data;

#if 0
	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
	return i2c_smbus_read_byte_data(client, reg);
#endif
}

/*
 * @description	: 向ap3216c指定寄存器写入指定的值,写一个寄存器
 * @param - dev:  ap3216c设备
 * @param - reg:  要写的寄存器
 * @param - data: 要写入的值
 * @return   :    无
 */
static void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data)
{
	u8 buf = 0;
	buf = data;
	ap3216c_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}

/*
 * @description	: 读取AP3216C的数据,读取原始数据,包括ALS,PS和IR, 注意!
 *				: 如果同时打开ALS,IR+PS的话两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms
 * @param - ir	: ir数据
 * @param - ps 	: ps数据
 * @param - ps 	: als数据 
 * @return 		: 无。
 */
void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev)
{
	unsigned char i =0;
    unsigned char buf[6];
	
	/* 循环读取所有传感器数据 */
    for(i = 0; i < 6; i++)	
    {
        buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i);	
    }

    if(buf[0] & 0X80) 	/* IR_OF位为1,则数据无效 */
		dev->ir = 0;					
	else 				/* 读取IR传感器的数据   		*/
		dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03); 			
	
	dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2];	/* 读取ALS传感器的数据 			 */  
	
    if(buf[4] & 0x40)	/* IR_OF位为1,则数据无效 			*/
		dev->ps = 0;    													
	else 				/* 读取PS传感器的数据    */
		dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F); 
}

/*
 * @description		: 打开设备
 * @param - inode 	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量
 * 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &ap3216cdev;

	/* 初始化AP3216C */
	ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04);		/* 复位AP3216C 			*/
	mdelay(50);														/* AP3216C复位最少10ms 	*/
	ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03);		/* 开启ALS、PS+IR 		*/
	return 0;
}

/*
 * @description		: 从设备读取数据 
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf 	: 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt 	: 要读取的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 读取的字节数,如果为负值,表示读取失败
 */
static ssize_t ap3216c_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
	short data[3];
	long err = 0;

	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));
	return 0;
}

/*
 * @description		: 关闭/释放设备
 * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

/* AP3216C操作函数 */
static const struct file_operations ap3216c_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = ap3216c_open,
	.read = ap3216c_read,
	.release = ap3216c_release,
};

 /*
  * @description     : i2c驱动的probe函数,当驱动与
  *                    设备匹配以后此函数就会执行
  * @param - client  : i2c设备
  * @param - id      : i2c设备ID
  * @return          : 0,成功;其他负值,失败
  */
static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
	/* 1、构建设备号 */
	if (ap3216cdev.major) {
		ap3216cdev.devid = MKDEV(ap3216cdev.major, 0);
		register_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
	} else {
		alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid, 0, AP3216C_CNT, AP3216C_NAME);
		ap3216cdev.major = MAJOR(ap3216cdev.devid);
	}

	/* 2、注册设备 */
	cdev_init(&ap3216cdev.cdev, &ap3216c_ops);
	cdev_add(&ap3216cdev.cdev, ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);

	/* 3、创建类 */
	ap3216cdev.class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME);
	if (IS_ERR(ap3216cdev.class)) {
		return PTR_ERR(ap3216cdev.class);
	}

	/* 4、创建设备 */
	ap3216cdev.device = device_create(ap3216cdev.class, NULL, ap3216cdev.devid, NULL, AP3216C_NAME);
	if (IS_ERR(ap3216cdev.device)) {
		return PTR_ERR(ap3216cdev.device);
	}

	ap3216cdev.private_data = client;

	return 0;
}

/*
 * @description     : i2c驱动的remove函数,移除i2c驱动的时候此函数会执行
 * @param - client 	: i2c设备
 * @return          : 0,成功;其他负值,失败
 */
static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client)
{
	/* 删除设备 */
	cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
	unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);

	/* 注销掉类和设备 */
	device_destroy(ap3216cdev.class, ap3216cdev.devid);
	class_destroy(ap3216cdev.class);
	return 0;
}

/* 传统匹配方式ID列表 */
static const struct i2c_device_id ap3216c_id[] = {
	{}
};

/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = {
	{ /* Sentinel */ }
};

/* i2c驱动结构体 */	
static struct i2c_driver ap3216c_driver = {
	.probe = ap3216c_probe,
	.remove = ap3216c_remove,
	.driver = {
			.owner = THIS_MODULE,
		   	.name = "ap3216c",
		   	.of_match_table = ap3216c_of_match, 
		   },
	.id_table = ap3216c_id,
};
		   
/*
 * @description	: 驱动入口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init ap3216c_init(void)
{
	int ret = 0;

	ret = i2c_add_driver(&ap3216c_driver);
	return ret;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit ap3216c_exit(void)
{
	i2c_del_driver(&ap3216c_driver);
}

/* module_i2c_driver(ap3216c_driver) */

module_init(ap3216c_init);
module_exit(ap3216c_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("gui");

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
/***************************************************************
文件名		: ap3216cApp.c
版本	   	: V1.0
描述	   	: ap3216c设备测试APP。
其他	   	: 无
使用方法	 :./ap3216cApp /dev/ap3216c
***************************************************************/

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	char *filename;
	unsigned short databuf[3];
	unsigned short ir, als, ps;
	int ret = 0;

	if (argc != 2) {
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

	filename = argv[1];
	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0) {
		printf("can't open file %s\r\n", filename);
		return -1;
	}

	while (1) {
		ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
		if(ret == 0) { 			/* 数据读取成功 */
			ir =  databuf[0]; 	/* ir传感器数据 */
			als = databuf[1]; 	/* als传感器数据 */
			ps =  databuf[2]; 	/* ps传感器数据 */
			printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps);
		}
		usleep(200000); /*100ms */
	}
	close(fd);	/* 关闭文件 */	
	return 0;
}

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