驅動程序實例（六）：mpu6050（IIC + cdev）

在咱們實際開發中，I2C 總線驅動通常芯片原廠會提供，咱們開發通常是設計設備驅動。

本文結合以前對Linux內核的IIC子系統的分析 ，以及對字符設備的cdev接口的分析，本文將編寫基於IIC總線與cdev接口的MPU6050設備的實例代碼並對其進行分析。

IIC子系統分析：詳見Linux IIC總線驅動框架。

字符設備的cdev接口分析：詳見Linux字符設備驅動（一）：cdev接口。

 

硬件接口：

　　CPU：s5pv210；

　　掛載IIC總線編號：0。

 

IIC從設備驅動掛載在IIC總線下，IIC總線管理着IIC從設備的設備信息（i2c_client）與設備驅動（i2c_driver）。所以，IIC從設備驅動的編寫分爲兩個部分：註冊IIC從設備信息、編寫IIC從設備驅動程序。

在設備驅動程序中使用IIC總線，需確保Linux內核支持IIC。在menuconfig下作以下設置接口。

　　Device Drivers  --->

　　　　<*> I2C support  --->  

1. 註冊IIC從設備信息

在/kernel/arch/arm/mach-s5pv210/mach-x210.c文件中添加以下信息，向Linux內核註冊IIC從設備信息。

static struct i2c_board_info mpu6050_i2c_devs0[] __initdata = { { I2C_BOARD_INFO("mpu6050", 0x2b),//構建i2c_board_info結構體，0x2b爲從設備的地址
 }, }; static void __init smdkc110_machine_init(void) { ... ... i2c_register_board_info(0, mpu6050_i2c_devs0, ARRAY_SIZE(mpu6050_i2c_devs0));//向內核註冊IIC從設備信息，0表示該從設備掛載在IIC總線適配器0
 ... ... } 

2. 編寫IIC從設備驅動程序

（1）mpu6050_common.h

將mpu6050_common.h文件添加至/kernel/drivers/i2c/busses目錄下。

#ifndef _MPU6050_COMMON_H_ #define _MPU6050_COMMON_H_

#define MPU6050_MAGIC 'K'

//mpu6050數據結構
union mpu6050_data { struct { short x; short y; short z; }accel; struct { short x; short y; short z; }gyro; unsigned short temp; }; //mpu6050的ioctl的命令定義
#define GET_ACCEL _IOR(MPU6050_MAGIC, 0, union mpu6050_data)//讀取加速度計的數據
#define GET_GYRO  _IOR(MPU6050_MAGIC, 1, union mpu6050_data)//讀取陀螺儀的數據 
#define GET_TEMP  _IOR(MPU6050_MAGIC, 2, union mpu6050_data)//讀取溫度的數據

#endif

mpu6050_common.h

 

（2）mpu6050_dev.h

mpu6050_dev.h文件是mpu6050的寄存器地址的定義文件，將其添加至添加至/kernel/drivers/i2c/busses目錄下。

#ifndef _MPU6050_DEV_H_ #define _MPU6050_DEV_H_

#define SMPLRT_DIV      0x19    //陀螺儀採樣率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG          0x1A    //低通濾波頻率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG     0x1B    //陀螺儀自檢及測量範圍，典型值：0x18(不自檢，2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG    0x1C    //加速計自檢、測量範圍及高通濾波，典型值：0x18(不自檢，2G，5Hz)
#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    //陀螺儀z軸角速度數據寄存器（高位）
#define GYRO_ZOUT_L     0x48    //陀螺儀z軸角速度數據寄存器（低位）
#define PWR_MGMT_1      0x6B    //電源管理，典型值：0x00(正常啓用)
#define WHO_AM_I        0x75    //IIC地址寄存器(默認數值0x68，只讀)
#define SlaveAddress    0x68    //MPU6050-I2C地址寄存器

#endif

mpu6050_dev.h

 

（3）mpu6050.c

#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/device.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/usb.h> #include <linux/cdev.h> #include "mpu6050_dev.h" #include "mpu6050_common.h"


#define DEV_MINOR 100       //IIC從設備的起始次設備號
#define DEV_CNT 1           //IIC從設備的個數
#define DEV_NAME "mpu6050"  //IIC從設備名稱

static struct i2c_client *mpu6050_client; static struct cdev mpu6050_dev; static dev_t mpu6050_devnum;       //設備號
static struct class *mpu6050_class;//設備類

/* * 功能：向mpu6050從設備寫入數據 * * 參數：struct i2c_client *client：指向mpu6050從設備 * const unsigned char reg：需寫入的mpu6050的寄存器 * const unsigned char val：寫入的數值 */
static void mpu6050_write_byte(struct i2c_client *client, const unsigned char reg, const unsigned char val) { char txbuf[2] = {reg, val};//數據緩存buffer //封裝msg
    struct i2c_msg msg[2] = { [0] = { .addr = client->addr, .flags= 0, .len = sizeof(txbuf), .buf = txbuf, }, }; i2c_transfer(client->adapter, msg, ARRAY_SIZE(msg));//與從設備進行數據通訊
} /* * 功能：向mpu6050從設備讀取數據 * * 參數：struct i2c_client *client：指向mpu6050從設備 * const unsigned char reg：需讀取的mpu6050的寄存器 * * 返回值：char：讀取的數據 */
static char mpu6050_read_byte(struct i2c_client *client,const unsigned char reg) { char txbuf[1] = {reg};//數據緩衝buffer
    char rxbuf[1] = {0}; //封裝msg
    struct i2c_msg msg[2] = { [0] = { .addr = client->addr, .flags = 0, .len = sizeof(txbuf), .buf = txbuf, }, [1] = { .addr = client->addr, .flags = I2C_M_RD, .len = sizeof(rxbuf), .buf = rxbuf, }, }; i2c_transfer(client->adapter, msg, ARRAY_SIZE(msg)); //與從設備進行數據通訊
    
    return rxbuf[0]; } //mpu6050硬件初始化
static void mpu6050_init(struct i2c_client *client) { mpu6050_write_byte(client, PWR_MGMT_1, 0x00); mpu6050_write_byte(client, SMPLRT_DIV, 0x07); mpu6050_write_byte(client, CONFIG, 0x06); mpu6050_write_byte(client, GYRO_CONFIG, 0x18); mpu6050_write_byte(client, ACCEL_CONFIG, 0x0); } static int mpu6050_open(struct inode *ip, struct file *fp) { return 0; } static int mpu6050_release(struct inode *ip, struct file *fp) { return 0; } static long mpu6050_ioctl(struct file *fp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { int res = 0; union mpu6050_data data = {{0}}; switch(cmd) { //讀取加速度計的數據
        case GET_ACCEL: data.accel.x = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_XOUT_L); data.accel.x|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_XOUT_H)<<8; data.accel.y = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_YOUT_L); data.accel.y|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_YOUT_H)<<8; data.accel.z = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_ZOUT_L); data.accel.z|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,ACCEL_ZOUT_H)<<8; break; //讀取陀螺儀的數據
        case GET_GYRO: data.gyro.x = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_XOUT_L); data.gyro.x|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_XOUT_H)<<8; data.gyro.y = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_YOUT_L); data.gyro.y|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_YOUT_H)<<8; data.gyro.z = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_ZOUT_L); data.gyro.z|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,GYRO_ZOUT_H)<<8; printk("gyro:x %d, y:%d, z:%d\n",data.gyro.x,data.gyro.y,data.gyro.z); break; //讀取溫度的數據
        case GET_TEMP: data.temp = mpu6050_read_byte(mpu6050_client,TEMP_OUT_L); data.temp|= mpu6050_read_byte(mpu6050_client,TEMP_OUT_H)<<8; printk("temp: %d\n",data.temp); break; default: printk(KERN_INFO "invalid cmd"); break; } printk("acc:x %d, y:%d, z:%d\n",data.accel.x,data.accel.y,data.accel.z); res = copy_to_user((void *)arg,&data,sizeof(data)); return sizeof(data); } //mpu6050操做集
static const struct file_operations mpu6050_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = mpu6050_open, .release = mpu6050_release, .unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl, }; static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { struct device *dev; mpu6050_client = client; /*****************************初始化硬件設備******************************/
    //初始化mpu6050
 mpu6050_init(client); dbg("probe:name = %s,flag =%d,addr = %d,adapter = %d,driver = %s\n", client->name, client->flags,client->addr,client->adapter->nr,client->driver->driver.name ); /*********************************建立接口********************************/ cdev_init(&mpu6050_dev, &mpu6050_fops);                            //關聯dev與fops
    alloc_chrdev_region(&mpu6050_devnum, DEV_MINOR, DEV_CNT, DEV_NAME);//自動分配設備號
    cdev_add(&mpu6050_dev, mpu6050_devnum, DEV_CNT);                   //添加設備至設備鏈表
 mpu6050_class = class_create(THIS_MODULE,DEV_NAME);                         //建立設備類
    dev = device_create(mpu6050_class, NULL , mpu6050_devnum, "%s%d", DEV_NAME);//建立mpu6050設備
    if (IS_ERR(dev)) { dbg("device create error\n"); goto out; } return 0; out: return -1; } static int  mpu6050_remove(struct i2c_client *client) { dbg("remove\n"); device_destroy(mpu6050_class, mpu6050_devnum); class_destroy(mpu6050_class); unregister_chrdev_region(mpu6050_devnum,DEV_CNT); return 0; } //與mpu6050的設備信息匹配
static struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = { {"mpu6050",0x2b}, {} }; //聲明mpu6050_ids是i2c類型的一個設備表
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c,mpu6050_ids); //定義並初始化從設備驅動信息
static struct i2c_driver mpu6050_driver = { .probe = mpu6050_probe, .remove = mpu6050_remove, .id_table = mpu6050_ids, .driver = { .name = "mpu6050", .owner = THIS_MODULE, }, }; static int __init mpu6050_i2c_init(void) { return i2c_add_driver(&mpu6050_driver);//註冊設備驅動
} static void __exit mpu6050_i2c_exit(void) { i2c_del_driver(&mpu6050_driver);       //註銷設備驅動
} MODULE_AUTHOR("Lin"); MODULE_DESCRIPTION("mpu6050 driver"); MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(mpu6050_i2c_init); module_exit(mpu6050_i2c_exit);