现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

i2c驱动(三)— 用字符设备方式访问i2c设备

2017年05月19日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3683字 ⁄ 字号 评论关闭

关于Linux下如何编写芯片的I2C驱动,本系列第一篇文章《手把手教你写Linux I2C设备驱动》对编写I2C Client 设备驱动的关键代码给出了初步的讲述和示例,第二篇文章《Linux下读写芯片的I2C寄存器》对于具体如何在驱动层封装读写芯片I2C寄存器也进行了详细的描述,这两篇文章的代码整合到一起,就构成了I2C设备驱动的主要部分,本文则致力于将该驱动进一步封装,为用户空间提供访问的接口。

    如果希望在用户空间访问我们写的I2C设备驱动,最常用的做法就是为该I2C驱动编写一套字符设备驱动,这样,用户空间则可以通过对字符设备驱动的访问,间接地实现对I2C芯片寄存器的读写控制。下面,我们在前两篇文章的代码的基础上,封装一层字符设备驱动,并给出在用户空间的使用示例。

1.  编写字符设备驱动

    关于字符设备驱动的编写,我依然从实例应用的角度来展开描述,关于原理性的东西,网上有许多文章,可以搜索参考。

    (1)首先,创建一个包含有cdev对象的结构体及对象,代表着本实例的字符设备对象。

  1. struct tvp5158_dev{
  2. struct cdev cdev;
  3. int major;
  4. struct semaphore semLock;
  5. };
  6. // global dev object
  7. struct tvp5158_dev g_tvp5158_dev;

    cdev即字符设备对象,major为分配的字符设备主设备号,semaphore用于互斥,保护i2c读写过程。

    (2)第二步,创建文件操作结构体对象

  1. struct file_operations tvp5158_dev_FileOps = {
  2. .owner = THIS_MODULE,
  3. .open = tvp5158_devOpen,
  4. .release = tvp5158_devRelease,
  5. .ioctl = tvp5158_devIoctl,
  6. };

    我们把对I2C寄存器的读写操作放到 ioctl 命令中执行,不需要实现 read 和 write 函数,故这里只实现文件的打开、释放、以及 ioctl 操作。

    (3) 实现设备打开和关闭函数

  1. static int tvp5158_devOpen(struct inode *inode, struct file *filp)
  2. {
  3. printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devOpen, %4d, %2d \n", major, minor);
  4. filp->private_data = NULL;
  5. return 0;
  6. }
  7. static int tvp5158_devRelease(struct inode *inode, struct file *filp)
  8. {
  9. printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devRelease");
  10. return 0;
  11. }

    (4)实现 IOCTL 函数

    这里的ioctl 函数的实现很关键,是驱动层与用户层交互的核心部分,这里将会定义相关的I2C读写命令枚举,并且调用前面文章中封装好的I2C读写代码。

  1. #define I2C_CMD_READ (0x01)
  2. #define I2C_CMD_WRITE (0x02)
  3. struct I2C_Param{
  4. uint8_t *reg;
  5. uint8_t *value;
  6. };
  7. static int tvp5158_devIoctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
  8. {
  9. uint8_t reg,data;
  10. struct I2C_Param param;
  11. down_interruptible(&g_tvp5158_dev.semLock);
  12. // get i2c param from userspace
  13. copy_from_user(&param, (void *)arg, sizeof(param));
  14. switch(cmd){
  15. case I2C_CMD_WRITE:
  16. {
  17. copy_from_user(&reg, param.reg,sizeof(uint8_t));
  18. copy_from_user(&data,param.value,sizeof(uint8_t));
  19. tvp5158_i2c_write(&g_tvp5158_obj->client, reg, data);
  20. break;
  21. }
  22. case I2C_CMD_READ:
  23. {
  24. copy_from_user(&reg, param.reg,sizeof(uint8_t));
  25. tvp5158_i2c_read(&g_tvp5158_obj->client, reg, &data);
  26. copy_to_user(param.value,&data,sizeof(uint8_t));
  27. break;
  28. }
  29. default:
  30. break;
  31. }
  32. up(&g_tvp5158_dev.semLock);
  33. return 0;
  34. }

    其中,I2C_Param是与用户空间交互用的参数结构体,用户空间必须定义相同的结构体以保证交互的正确性。g_tvp5158_obj 和 tvp5158_i2c_read/write 均为前面文章中定义的变量和函数。

    (5)在__init 代码中注册本字符设备驱动

  1. static int __init tvp5158_i2c_init(void)
  2. {
  3. int result;
  4. dev_t dev = 0;
  5. result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, “tvp5158_dev”);
  6. if (result < 0) {
  7. printk(KERN_WARNING "I2C: can't get device major num \n");
  8. return result;
  9. }
  10. g_tvp5158_dev.major = MAJOR(dev);
  11. sema_init(&g_tvp5158_dev.semLock, 1);
  12. cdev_init(&g_tvp5158_dev.cdev, &tvp5158_dev_FileOps);
  13. g_tvp5158_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
  14. g_tvp5158_dev.cdev.ops = &tvp5158_dev_FileOps;
  15. cdev_add(&g_tvp5158_dev.cdev, dev, 1);
  16. return i2c_add_driver(&tvp5158_i2c_driver);;
  17. }

   (6)在 __exit 代码中注销本字符设备驱动

  1. static void __exit tvp5158_i2c_exit(void)
  2. {
  3. dev_t devno = MKDEV(g_tvp5158_dev.major, 0);
  4. i2c_del_driver(&tvp5158_i2c_driver);
  5. cdev_del(&g_tvp5158_dev.cdev);
  6. unregister_chrdev_region(devno, 1);
  7. }

        注意,本初始化代码和逆初始化在第一篇文章中已经出现过,这里补充完整了,将字符设备驱动的代码添加进来了。

2.  用户空间的使用方法

    首先,编写Makefile将驱动编译成模块,然后在用户空间对生成的模块(*.ko)进行加载(insmod),然后再 /dev 目录下创建设备节点 /dev/tvp5158_dev ,最后,在用户空间即可编写测试代码,打开该设备文件,通过 ioctl 命令进行访问。

    上面这个过程示例如下:

  1. // 假设生成的模块.ko名称为 tvp5158.ko
  2. 第一步:insmod tvp5158.ko
  3. // 假设上面tvp5158_i2c_init函数中 g_tvp5158_dev.major 的值为 74
  4. 第二步:mknod /dev/tvp5158_dev c 74 0

    下面给出最后在用户空间的测试代码示例。

  1. #include <stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4. int status;
  5. struct I2C_Param param;
  6. unit8_t reg = 0x08;
  7. unit8_t value = 0;
  8. int fd = open("/dev/tvp5158_dev", O_RDWR);
  9. if( fd < 0)
  10. {
  11. return -1;
  12. }
  13. param.reg = &reg;
  14. param.value = &value;
  15. status = ioctl(fd,I2C_CMD_READ,&param);
  16. if( status < 0)
  17. {
  18. printf("read fail!\n");
  19. return -1;
  20. }
  21. printf("the 0x80 reg 's value = %d\n",value);
  22. close(fd);
  23. return 0;
  24. }

3.   总结

    到此为止,Linux下的I2C设备驱动基本编写过程已经讲述完毕,以后凡是拿到新的芯片,需要在Linux下读写I2C寄存器,均可参考本系列的代码进行编写。当然,这里只是讲述了I2C设备驱动编写的一些最基本的方法,关于I2C设备驱动的原理部分并没有涉及,希望自己以后更加深入地了解了Linux设备驱动原理后再进一步阐述。本文希望对初学者有所帮助,文中有什么讲述不正确的地方,欢迎留言或者来信lujun.hust@gmail.com交流。

抱歉!评论已关闭.