I2C总线二级外设驱动开发（函数和代码详解）

🕗 发布于 2024-07-23 11:48 驱动开发

I2C总线二级外设驱动开发是一个涉及多个步骤和函数调用的过程，主要目的是使得挂接在I2C总线上的外设能够正常工作。

一、I2C总线二级外设驱动开发概述

I2C总线是一种广泛使用的串行通信总线，用于连接微控制器及其外围设备。在Linux内核中，I2C总线驱动开发包括I2C总线控制器驱动（也称为适配器驱动）和挂接在I2C总线上的二级外设驱动（也称为客户驱动或设备驱动）。

疑惑1：二级外设驱动编写好，那总线上的那个iic驱动不需要编写吗

当你为挂接在I2C总线上的二级外设编写驱动程序（也称为客户驱动或设备驱动）时，你通常不需要从头开始编写整个I2C总线（也称为I2C适配器）的驱动程序，除非该I2C总线控制器是全新的、且Linux内核中尚不支持的。

Linux内核对I2C总线的支持

本次实验仅是对driver驱动层进行开发，在iic核心层以下则是开发商已经帮我们做好的第一次移植，我们进行第二次移植即可（用mpu6050作为示例，芯片为fs4412）。

I2C设备驱动（driver驱动层）我们需要设计的地方

即挂接在I2C总线上的二级外设的驱动，也称客户（client）驱动，实现对二级外设的各种操作，二级外设的几乎所有操作全部依赖于对其自身内部寄存器的读写，对这些二级外设寄存器的读写又依赖于I2C总线的发送和接收

I2C总线驱动（访问抽象层、硬件实现控制层）内核已经做好初始化，了解如何使用api即可

即对I2C总线自身控制器的驱动，一般SOC芯片都会提供多个I2C总线控制器，每个I2C总线控制器提供一组I2C总线（SDA一根+SCL一根），每一组被称为一个I2C通道，Linux内核里将I2C总线控制器叫做适配器（adapter），适配器驱动主要工作就是提供通过本组I2C总线与二级外设进行数据传输的接口，每个二级外设驱动里必须能够获得其对应的adapter对象才能实现数据传输

I2C核心内核已经做好初始化

承上启下，为I2C设备驱动和I2C总线驱动开发提供接口，为I2C设备驱动层提供管理多个i2c_driver、i2c_client对象的数据结构，为I2C总线驱动层提供多个i2c_algorithm、i2c_adapter对象的数据结构

四大核心对象之间的关系图

结合第一张图可知：（重点）

一个i2c总线控制器（也叫I2C适配器）的算法（i2c_algorithm）可以被n个i2c总线控制器使用。
一个二级外设设备驱动程序（i2c_driver）可以被n个外设（i2c_client）使用。每个外设（通过其i2c_client表示）在系统中都是唯一的，并且通常只与一个i2c_driver相关联。
每个外设（i2c_client）都要与一个i2c总线控制器i2c_adapter（通过其总线编号和I2C地址）和一个i2c_driver（通过其ID表或其他匹配机制）相关联。

二、开发步骤详解

1. 查阅fs4412开发板以及mpu6050原理图

目的：了解二级外设挂在哪条I2C总线上，以及外设的身份标识（如设备地址）。

再去mpu-6050原理图可得：

上图可知：ADO接地为0，SCL与SDA复用引脚GPB2,3查询可得使用i2c5号总线。

以及一些必要的宏设置：

#define SMPLRT_DIV  0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG   0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG  0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0xF8(不自检，+/-2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围，典型值：0x19(不自检，+/-G)
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H  0x41
#define TEMP_OUT_L  0x42
#define GYRO_XOUT_H  0x43
#define GYRO_XOUT_L  0x44
#define GYRO_YOUT_H  0x45
#define GYRO_YOUT_L  0x46
#define GYRO_ZOUT_H  0x47
#define GYRO_ZOUT_L  0x48
#define PWR_MGMT_1  0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)

2. 搭建驱动框架

目的：参照platform样式或其他标准驱动框架，为二级外设驱动搭建驱动框架。

//其它struct file_operations函数实现原理同硬编驱动

static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
    //做硬编驱动模块入口函数的活
}

static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{
    //做硬编驱动模块出口函数的活
}

/*名称匹配时定义struct i2c_device_id数组*/
static struct i2c_device_id mpu6050_ids = 
{
    {"mpu6050",0},
    //.....
    {}
};

/*设备树匹配时定义struct of_device_id数组*/
static struct of_device_id mpu6050_dts =
{
    {.compatible = "invensense,mpu6050"},
    //....
    {}
};

/*通过定义struct i2c_driver类型的全局变量来创建i2c_driver对象，同时对其主要成员进行初始化
  1.向Linux内核的I2C子系统注册一个能够管理和控制这些设备的驱动程序。
  2.i2c_driver结构包含了驱动程序与I2C子系统交互所需的所有关键信息，
    包括如何识别设备、如何与设备通信、如何初始化设备以及如何处理设备的特定操作等。
*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = 
{
.driver = {
        .name = "mpu6050",
        .owner = THIS_MODULE,
        .of_match_table = mpu6050_dts,
    },
    .probe = mpu6050_probe,
    .remove = mpu6050_remove,
    .id_table = mpu6050_ids,
};

/*以下其实是个宏，展开后相当于实现了模块入口函数和模块出口函数*/
module_i2c_driver(mpu6050_driver);
/*
实则为：
int __init mpu6050_driver_init(void)
{
i2c_add_driver(&mpu6050_driver);//功能：向内核注册一个i2c_driver对象
}

void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
i2c_del_driver(&mpu6050_driver);//从内核注销一个i2c_driver对象
}

module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);
*/

MODULE_LICENSE("GPL");

上述代码框架解释：

struct i2c_driver {
    unsigned int class;

    /* 标准驱动模型接口 */
    int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
    int (*remove)(struct i2c_client *);

    /* 与枚举无关的驱动模型接口 */
    void (*shutdown)(struct i2c_client *);
    int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg);
    int (*resume)(struct i2c_client *);
void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);

    /* 类似ioctl的命令，可用于执行特定功能 */
    int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg);

    struct device_driver driver;
    const struct i2c_device_id *id_table;

    /* 用于自动设备创建的设备检测回调 */
    int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);
    const unsigned short *address_list;
    struct list_head clients;
};
/* 重要成员：
probe：在i2c_client与i2c_driver匹配后执行该函数
remove：在取消i2c_client与i2c_driver匹配绑定后执行该函数
driver：这个成员类型在平台设备驱动层中也有，而且使用其中的name成员来实现平台设备匹配，但是i2c子系统中不使用其中的name进行匹配，这也是i2c设备驱动模型和平台设备模型匹配方法的一点区别
id_table:用来实现i2c_client与i2c_driver匹配绑定，当i2c_client中的name成员和i2c_driver中id_table中name成员相同的时候，就匹配上了。

补充：i2c_client与i2c_driver匹配问题
- i2c_client中的name成员和i2c_driver中id_table中name成员相同的时候
- i2c_client指定的信息在物理上真实存放对应的硬件，并且工作是正常的才会绑定上，并执行其中的probe接口函数这第二点要求和平台模型匹配有区别，平台模型不要求设备层指定信息在物理上真实存在就能匹配
*/

/* 功能：向内核注册一个i2c_driver对象
返回值：0成功，负数 失败*/
#define i2c_add_driver(driver)     i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver);

/* 功能：从内核注销一个i2c_driver对象
返回值：无 */
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver);

然后需要：

定义i2c_client结构体：每个二级外设都需要一个对应的i2c_client结构体来表示。这个结构体包含了外设的地址、名称、适配器（adapter）等信息。
实现probe和remove函数：probe函数是驱动加载时调用的函数，用于初始化外设；remove函数是驱动卸载时调用的函数，用于清理资源。
定义i2c_driver结构体：这个结构体包含了驱动的名称、probe和remove函数指针等，用于向I2C核心注册驱动。

i2c_client结构体注释：

struct i2c_client {
    unsigned short flags;
    unsigned short addr;
    char name[I2C_NAME_SIZE];
    struct i2c_adapter *adapter;
    struct i2c_driver *driver;
    struct device dev;
    int irq;
    struct list_head detected;
};
/*重要成员：
flags:地址长度，如是10位还是7位地址，默认是7位地址。如果是10位地址器件，则设置为I2C_CLIENT_TEN
addr：具体I2C器件如(at24c02)，设备地址,低7位
name:设备名，用于和i2c_driver层匹配使用的，可以和平台模型中的平台设备层platform_driver中的name作用是一样的。
adapter:本设备所绑定的适配器结构(CPU有很多I2C适配器，类似单片机有串口1、串口2等等，在linux中每个适配器都用一个结构描述)
driver：指向匹配的i2c_driver结构，不需要自己填充，匹配上后内核会完成这个赋值操作
dev:内嵌的设备模型，可以使用其中的platform_data成员传递给任何数据给i2c_driver使用。
irq：设备需要使用到中断时，把中断编号传递给i2c_driver进行注册中断，如果没有就不需要填充。(有的I2C器件有中断引脚编号，与CPU相连)
*/

struct i2c_adapter *i2c_get_adapter(int nr);
/* 获得/释放 i2c_adapter 路径：i2c-core.c linux-3.5\drivers\i2c */
/*功能：通过i2c总线编号获得内核中的i2c_adapter结构地址，然后用户可以使用这个结构地址就可以给i2c_client结构使用，从而实现i2c_client进行总线绑定，从而增加适配器引用计数。
返回值：
NULL：没有找到指定总线编号适配器结构
非NULL：指定nr的适配器结构内存地址*/

void i2c_put_adapter(struct i2c_adapter *adap);
/*减少引用计数：当使用·i2c_get_adapter·后，需要使用该函数减少引用计数。（如果你的适配器驱动不需要卸载，可以不使用）*/

具体实现代码（部分）：

struct mpu6050_dev
{
struct cdev mydev;//说明是一个字符设备
struct i2c_client *pclt;
/*存储了MPU6050设备在I2C总线上的相关信息，如设备的I2C地址、适配器（即I2C主设备）、传输速率等。
通过pclt指针，驱动程序可以访问MPU6050设备在I2C总线上的配置信息，并执行数据的读写操作。*/
};

struct mpu6050_dev *pgmydev = NULL;

static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
int ret = 0;
dev_t devno = MKDEV(major, minor);

/* 手动申请设备号 */
ret = register_chrdev_region(devno, char_num, "mpu6050");
if (ret) {
/* 动态申请设备号 */
ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, char_num, "mpu6050");
if(ret){
printk("get devno failed\n");
return -1;
}
/*申请成功 更新设备号*/
major = MAJOR(devno);
}

pgmydev = (struct mpu6050_dev *)kmalloc(sizeof(struct mpu6050_dev), GFP_KERNEL);
if(NULL == pgmydev) 
{
unregister_chrdev_region(devno, char_num);
printk("kmalloc for 'struct mpu6050_dev' failed\n");
return -1;
}
memset(pgmydev, 0, sizeof(struct mpu6050_dev));

/* 给struct cdev对象指定操作函数集 */
cdev_init(&pgmydev->mydev, &myops);

/* 将struct cdev对象添加到内核对应的数据结构中 */
pgmydev->mydev.owner = THIS_MODULE;
cdev_add(&pgmydev->mydev, devno, char_num);

return 0;
}

static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{

dev_t devno = MKDEV(major, minor);

/* 从内核中移除一个字符设备 */
cdev_del(&pgmydev->mydev);

/* 回收设备号 */
unregister_chrdev_region(devno, char_num);

/* 释放内存 */
kfree(pgmydev);
pgmydev = NULL;

return 0;
}

/*名称匹配时定义struct i2c_device_id数组*/
struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = 
{
{"mpu6050",0},
{}
};

struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.driver = {
.name = "mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
.id_table = mpu6050_ids,
};

3.注册和匹配以及初始化mpu6050

名称匹配：通过定义i2c_device_id结构体数组，并在i2c_driver结构体中指定id_table成员，实现名称匹配。这种方法需要事先知道外设的名称。（本文使用的方法）
设备树匹配：在设备树（Device Tree）中定义外设的信息，如compatible属性，然后在i2c_driver结构体中指定of_match_table成员，实现设备树匹配。这种方法更加灵活，适用于大多数现代Linux系统。（本文使用的方法）
初始化mpu6050.

void init_mpu6050(struct i2c_client *pclt)
{
mpu6050_write_byte(pclt,PWR_MGMT_1,0x00);
mpu6050_write_byte(pclt,SMPLRT_DIV,0x07);
mpu6050_write_byte(pclt,CONFIG,0x06);
mpu6050_write_byte(pclt,GYRO_CONFIG,0xF8);
mpu6050_write_byte(pclt,ACCEL_CONFIG,0x19);
}

4.数据传输

使用i2c_transfer函数：通过这个函数可以发送和接收数据（mpu6050_write_byte，mpu6050_read_byte）。它允许你指定传输的方向（读或写）、传输的数据长度以及数据缓冲区。
处理中断和错误：根据需要处理外设产生的中断，并处理可能的错误情况，如传输失败、设备无响应等。

i2c_transfer函数注释：

/*i2c收发一体化函数,收还是发由参数msgs的成员flags决定*/
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
/*
功能：根据msgs进行手法控制
参数：
adap：使用哪一个适配器发送信息，一般是取i2c_client结构中的adapter指针作为参数
msgs：具体发送消息指针，一般情况下是一个数组
num:表示前一个参数msgs数组有多少个消息要发送的
返回值：
负数：失败
> 0 表示成功发送i2c_msg数量
*/

struct i2c_adapter
/*i2c_adapter 结构体封装了与特定 I2C 总线相关的所有必要信息，包括硬件细节、当前状态、传输函数等，使得内核能够管理和控制该总线上的设备。*/

struct i2c_msg {
    __u16 addr; /* slave address            */
    __u16 flags;
#define I2C_M_TEN       0x0010  /* this is a ten bit chip address */
#define I2C_M_RD        0x0001  /* read data, from slave to master */
    __u16 len;      /* msg length               */
    __u8 *buf;      /* pointer to msg data          */
};
/* 重要成员：
addr:要读写的二级外设地址
flags：表示地址的长度，读写功能。如果是10位地址必须设置I2C_M_TEN，如果是读操作必须设置有I2C_M_RD······，可以使用或运算合成。
buf：要读写的数据指针。写操作：数据源 读操作：指定存放数据的缓存区
len：读写数据的数据长度
*/

发送和接收数据函数详解：

int mpu6050_read_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg)
{
int ret = 0;
char txbuf[1] = {reg};
char rxbuf[1] = {0};

struct i2c_msg msg[2] = 
{
{pclt->addr,0,1,txbuf},
{pclt->addr,I2C_M_RD,1,rxbuf}
};
//利用i2c_transfer将msg里面两个数组发送给mpu6050，其中第一个数组是告诉mpu6050要读取哪个寄存器，然后mpu6050将该寄存器地址里面的数据通过msg[1]的rxbuf返回
ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
if(ret < 0)
{
printk("ret = %d,in mpu6050_read_byte\n",ret);
return ret;
}

return rxbuf[0];
}

int mpu6050_write_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg,unsigned char val)
{
int ret = 0;
char txbuf[2] = {reg,val};

struct i2c_msg msg[1] = 
{
{pclt->addr,0,2,txbuf},
};

ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
if(ret < 0)
{
printk("ret = %d,in mpu6050_write_byte\n",ret);
return ret;
}

return 0;
}

5.I2C总线二级外设驱动开发之名称匹配

这种匹配方式需要自己创建i2c_client对象

struct i2c_board_info {
    char        type[I2C_NAME_SIZE];
    unsigned short  flags;
    unsigned short  addr;
    void        *platform_data;
    struct dev_archdata *archdata;
    struct device_node *of_node;
    int     irq;
};
/*用来协助创建i2c_client对象
重要成员
type：用来初始化i2c_client结构中的name成员
flags：用来初始化i2c_client结构中的flags成员
addr：用来初始化i2c_client结构中的addr成员
platform_data：用来初始化i2c_client结构中的.dev.platform_data成员
archdata：用来初始化i2c_client结构中的.dev.archdata成员
irq:用来初始化i2c_client结构中的irq成员

关键就是记住该结构和i2c_client结构成员的对应关系。在i2c子系统不直接创建i2c_client结构，只是提供struct i2c_board_info结构信息，让子系统动态创建，并且注册。
*/

介绍两种方法：

1.i2c_new_device：明确二级外设地址的情况下可用

mpu6050_client.c:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/i2c.h>

//用来协助创建i2c_client对象
static struct i2c_board_info mpu6050_info = 
{
I2C_BOARD_INFO("mpu6050",0x68)
    //一个在 Linux 内核 I2C 子系统中使用的宏，用于定义一个 I2C 设备的信息
};

/*用于存储通过I2C总线找到的MPU6050设备的i2c_client结构体指针。*/
static struct i2c_client *gpmpu6050_client = NULL;


static int __init mpu6050_client_init(void)
{
struct i2c_adapter *padp = NULL;

/*通过I2C适配器编号（这里是5）获取I2C适配器的指针*/
padp = i2c_get_adapter(5);

/*使用之前获取的I2C适配器和设备信息，创建一个新的I2C设备。
如果成功，它会返回一个指向新创建的i2c_client结构体的指针，并将其存储在gpmpu6050_client中。*/
gpmpu6050_client = i2c_new_device(padp,&mpu6050_info);

/*释放之前获取的I2C适配器指针。*/
i2c_put_adapter(padp);

return 0;
}

static void  mpu6050_client_exit(void)
{
/*注销之前注册的MPU6050 I2C设备*/
i2c_unregister_device(gpmpu6050_client);
}

module_init(mpu6050_client_init);
module_exit(mpu6050_client_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

完整代码展示：

mpu6050.h：

#ifndef MPU_6050_H
#define MPU_6050_H

//加速度
struct accel_data
{
unsigned short x;
unsigned short y;
unsigned short z;
};
//角速度
struct gyro_data
{
unsigned short x;
unsigned short y;
unsigned short z;
};
//联合体
union mpu6050_data
{
struct accel_data accel;
struct gyro_data gyro;
unsigned short temp;//温度
};

#define MPU6050_MAGIC 'K'

#define GET_ACCEL _IOR(MPU6050_MAGIC,0,union mpu6050_data)//读操作
#define GET_GYRO _IOR(MPU6050_MAGIC,1,union mpu6050_data)
#define GET_TEMP _IOR(MPU6050_MAGIC,2,union mpu6050_data)


#endif

mpu6050_drv.c：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/ioctl.h>

#include "mpu6050.h"

/****************MPU6050内部寄存器地址****************/

#defineSMPLRT_DIV0x19//陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#defineCONFIG0x1A//低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#defineGYRO_CONFIG0x1B//陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#defineACCEL_CONFIG0x1C//加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)
#defineACCEL_XOUT_H0x3B
#defineACCEL_XOUT_L0x3C
#defineACCEL_YOUT_H0x3D
#defineACCEL_YOUT_L0x3E
#defineACCEL_ZOUT_H0x3F
#defineACCEL_ZOUT_L0x40
#defineTEMP_OUT_H0x41
#defineTEMP_OUT_L0x42
#defineGYRO_XOUT_H0x43
#defineGYRO_XOUT_L0x44
#defineGYRO_YOUT_H0x45
#defineGYRO_YOUT_L0x46
#defineGYRO_ZOUT_H0x47
#defineGYRO_ZOUT_L0x48
#definePWR_MGMT_10x6B//电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#defineWHO_AM_I0x75//IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#defineSlaveAddress0x68//MPU6050-I2C地址

int major = 11;//主设备号
int minor = 0;//次设备号
int char_num = 1;//设备号数量

struct mpu6050_dev
{
struct cdev mydev;//说明是一个字符设备
struct i2c_client *pclt;
/*存储了MPU6050设备在I2C总线上的相关信息，如设备的I2C地址、适配器（即I2C主设备）、传输速率等。
通过pclt指针，驱动程序可以访问MPU6050设备在I2C总线上的配置信息，并执行数据的读写操作。*/
};
struct mpu6050_dev *pgmydev = NULL;

int mpu6050_read_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg)
{
int ret = 0;
char txbuf[1] = {reg};
char rxbuf[1] = {0};

struct i2c_msg msg[2] = 
{
{pclt->addr,0,1,txbuf},
{pclt->addr,I2C_M_RD,1,rxbuf}
};
//利用i2c_transfer将msg里面两个数组发送给mpu6050，其中第一个数组是告诉mpu6050要读取哪个寄存器吗？然后mpu6050将该寄存器地址里面的数据通过msg[1]的rxbuf返回
ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
if(ret < 0)
{
printk("ret = %d,in mpu6050_read_byte\n",ret);
return ret;
}

return rxbuf[0];
}

int mpu6050_write_byte(struct i2c_client *pclt,unsigned char reg,unsigned char val)
{
int ret = 0;
char txbuf[2] = {reg,val};

struct i2c_msg msg[1] = 
{
{pclt->addr,0,2,txbuf},
};

ret = i2c_transfer(pclt->adapter,msg,ARRAY_SIZE(msg));
if(ret < 0)
{
printk("ret = %d,in mpu6050_write_byte\n",ret);
return ret;
}

return 0;
}

int mpu6050_open (struct inode *pnode, struct file *pfile)//打开设备
{
pfile->private_data = (void *) (container_of(pnode->i_cdev, struct mpu6050_dev,mydev));

return 0;
}

int mpu6050_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)//关闭设备
{

return 0;
}

long mpu6050_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
struct mpu6050_dev *pmydev = (struct mpu6050_dev *)pfile->private_data;
union mpu6050_data data;

switch(cmd) 
{
case GET_ACCEL:
data.accel.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_L);
data.accel.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_XOUT_H) << 8;

data.accel.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_L);
data.accel.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_YOUT_H) << 8;

data.accel.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_L);
data.accel.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,ACCEL_ZOUT_H) << 8;
break;
case GET_GYRO:
data.gyro.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_L);
data.gyro.x = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_XOUT_H) << 8;

data.gyro.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_L);
data.gyro.y = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_YOUT_H) << 8;

data.gyro.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_L);
data.gyro.z = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,GYRO_ZOUT_H) << 8;
break;
case GET_TEMP:
data.temp = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_L);
data.temp = mpu6050_read_byte(pmydev->pclt,TEMP_OUT_H) << 8;
break;
default:
return -EINVAL;
}

if(copy_to_user((void *)arg,&data,sizeof(data)))//用于将数据从内核空间安全地复制到用户空间
{
return -EFAULT;
}
return sizeof(data);
}

void init_mpu6050(struct i2c_client *pclt)
{
mpu6050_write_byte(pclt,PWR_MGMT_1,0x00);
mpu6050_write_byte(pclt,SMPLRT_DIV,0x07);
mpu6050_write_byte(pclt,CONFIG,0x06);
mpu6050_write_byte(pclt,GYRO_CONFIG,0xF8);
mpu6050_write_byte(pclt,ACCEL_CONFIG,0x19);
}

struct file_operations myops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = mpu6050_open,
.release = mpu6050_close,
.unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,
};


static int mpu6050_probe(struct i2c_client *pclt,const struct i2c_device_id *pid)
{
int ret = 0;
dev_t devno = MKDEV(major, minor);

/* 手动申请设备号 */
ret = register_chrdev_region(devno, char_num, "mpu6050");
if (ret) {
/* 动态申请设备号 */
ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, char_num, "mpu6050");
if(ret){
printk("get devno failed\n");
return -1;
}
/*申请成功 更新设备号*/
major = MAJOR(devno);
}

pgmydev = (struct mpu6050_dev *)kmalloc(sizeof(struct mpu6050_dev), GFP_KERNEL);
if(NULL == pgmydev) 
{
unregister_chrdev_region(devno, char_num);
printk("kmalloc for 'struct mpu6050_dev' failed\n");
return -1;
}
memset(pgmydev, 0, sizeof(struct mpu6050_dev));

pgmydev->pclt = pclt;

/* 给struct cdev对象指定操作函数集 */
cdev_init(&pgmydev->mydev, &myops);

/* 将struct cdev对象添加到内核对应的数据结构中 */
pgmydev->mydev.owner = THIS_MODULE;
cdev_add(&pgmydev->mydev, devno, char_num);

init_mpu6050(pgmydev->pclt);
return 0;
}

static int mpu6050_remove(struct i2c_client *pclt)
{

dev_t devno = MKDEV(major, minor);

/* 从内核中移除一个字符设备 */
cdev_del(&pgmydev->mydev);

/* 回收设备号 */
unregister_chrdev_region(devno, char_num);

/* 释放内存 */
kfree(pgmydev);
pgmydev = NULL;

return 0;
}

/*名称匹配时定义struct i2c_device_id数组*/
struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = 
{
{"mpu6050",0},
{}
};

struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.driver = {
.name = "mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
.id_table = mpu6050_ids,
};

#if 0
int __init mpu6050_driver_init(void)
{
i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
}

void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}
module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);
#else
module_i2c_driver(mpu6050_driver);
#endif


MODULE_LICENSE("GPL");

testapp.c：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>


#include <stdio.h>

#include "mpu6050.h"

int main(int argc,char *argv[])
{
int fd = -1;
union mpu6050_data data;

if(argc < 2)
{
printf("The argument is too few\n");
return 1;
}

fd = open(argv[1],O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf("open %s failed \n",argv[1]);
return 2;
}

while(1)
{
sleep(2);

ioctl(fd,GET_ACCEL,&data);
printf("Accel-x=0x%x\n",data.accel.x);
printf("Accel-y=0x%x\n",data.accel.y);
printf("Accel-z=0x%x\n",data.accel.z);

ioctl(fd,GET_GYRO,&data);
printf("Gyro-x=0x%x\n",data.gyro.x);
printf("Gyro-y=0x%x\n",data.gyro.y);
printf("Gyro-z=0x%x\n",data.gyro.z);

ioctl(fd,GET_TEMP,&data);
printf("Temp=0x%x\n",data.temp);

printf("\n");
}


close(fd);
fd = -1;
return 0;
}

实验结果：

2. i2c_new_probed_device：不明确二级外设地址

i2c二级外设client框架：不明确二级外设地址，但是知道是可能几个值之一的情况下可用

将外设程序改为如下程序：（其他代码不变即可）

mpu6050_client_probed.c：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/i2c.h>

//数组列出了MPU6050可能的I2C地址（0x68和0x69），并以I2C_CLIENT_END作为结束标记。
static unsigned short mpu6050_addr_list[] = 
{
0x68,
0x69,
I2C_CLIENT_END
};

//用于存储找到的MPU6050设备的I2C客户端信息
static struct i2c_client *gpmpu6050_client = NULL;

static int __init mpu6050_client_init(void)
{
struct i2c_adapter *padp = NULL;
struct i2c_board_info mpu6050_info = {""};


strcpy(mpu6050_info.type,"mpu6050");
padp = i2c_get_adapter(5);

    //尝试在指定的I2C总线上找到与mpu6050_info和mpu6050_addr_list匹配的设备。
gpmpu6050_client = i2c_new_probed_device(padp,&mpu6050_info,mpu6050_addr_list,NULL);
i2c_put_adapter(padp);

if(gpmpu6050_client != NULL)
{
return 0;
}
else
{
return -ENODEV;
}
}

static void  mpu6050_client_exit(void)
{
i2c_unregister_device(gpmpu6050_client);
}

module_init(mpu6050_client_init);
module_exit(mpu6050_client_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

6.I2C总线二级外设驱动开发之设备树匹配

将驱动程序改为：

//设备树
struct of_device_id mpu6050_dt[] = 
{
{.compatible = "invensense,mpu6050"},
{}
};

struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = 
{
{"mpu6050",0},
{}
};

struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.driver = {
.name = "mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = mpu6050_dt,
},
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
.id_table = mpu6050_ids,
};