目錄

1.LinuxI2C驅動框架簡介

1）I2C總線驅動

2）I2C設備驅動

3）I2C設備和驅動匹配過程

2.I2C設備驅動編寫流程

1）I2C設備信息描述

2）I2C設備數據收發處理流程

3.實驗程序編寫

1）修改設備樹

2）AP3216C驅動

3）編寫測試APP

4.運行測試

1）編譯驅動程序和測試APP

2）運行測試

I2C是很常用的一個串行通信接口，用于連接各種外設、傳感器等器件，在裸機篇已經對I.MX6U的

I2C接口做了詳細的講解。本章我們來學習一下如何在Linux下開發I2C接口器件驅動，重點是

學習Linux下的I2C驅動框架，按照指定的框架去編寫I2C設備驅動。本章同樣以I.MX6U-ALPHA開

發板上的AP3216C這個三合一環境光傳感器為例，通過AP3216C講解一下如何編寫Linux下的I2C

設備驅動程序。

1.LinuxI2C驅動框架簡介

回想一下我們在裸機篇中是怎么編寫AP3216C驅動的，我們編寫了四個文件：bsp_i2c.c、

bsp_i2c.h、bsp_ap3216c.c和bsp_ap3216c.h。其中前兩個是I.MX6U的IIC接口驅動，后兩個文件

是AP3216C這個I2C設備驅動文件。相當于有兩部分驅動：

1、I2C主機驅動。

2、I2C設備驅動。

對于I2C主機驅動，一旦編寫完成就不需要再做修改，其他的I2C設備直接調用主機驅動提供的API

函數完成讀寫操作即可。這個正好符合Linux的驅動分離與分層的思想，因此Linux內核也將I2C驅

動分為兩部分：

1、I2C總線驅動，I2C總線驅動就是SOC的I2C控制器驅動，也叫做I2C適配器驅動。

2、I2C設備驅動，I2C設備驅動就是針對具體的I2C設備而編寫的驅動。

1）I2C總線驅動

首先來看一下I2C總線，在講platform的時候就說過，platform是虛擬出來的一條總線，目的是為

了實現總線、設備、驅動框架。對于I2C而言，不需要虛擬出一條總線，直接使用I2C總線即可。

I2C總線驅動重點是I2C適配器(也就是SOC的I2C接口控制器)驅動，這里要用到兩個重要的數據結

構：i2c_adapter和i2c_algorithm，Linux內核將SOC的I2C適配器(控制器)抽象成i2c_adapter，

i2c_adapter結構體定義在include/linux/i2c.h文件中，結構體內容如下：

498 struct i2c_adapter { 499 struct module *owner; 500 unsigned int class; /* classes to allow probing for */ 501 const struct i2c_algorithm *algo; /* 總線訪問算法 */ 502 void *algo_data; 503 504 /* data fields that are valid for all devices */ 505 struct rt_mutex bus_lock; 506 507 int timeout; /* in jiffies */ 508 int retries; 509 struct device dev; /* the adapter device */ 510 511 int nr; 512 char name[48]; 513 struct completion dev_released; 514 515 struct mutex userspace_clients_lock; 516 struct list_head userspace_clients; 517 518 struct i2c_bus_recovery_info *bus_recovery_info; 519 const struct i2c_adapter_quirks *quirks; 520 };

第501行，i2c_algorithm類型的指針變量algo，對于一個I2C適配器，肯定要對外提供讀寫API函

數，設備驅動程序可以使用這些API函數來完成讀寫操作。i2c_algorithm就是I2C適配器與IIC設備

進行通信的方法。

i2c_algorithm結構體定義在include/linux/i2c.h文件中，內容如下(刪除條件編譯)：

391 struct i2c_algorithm { ...... 398 int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs, 399 int num); 400 int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, 401 unsigned short flags, char read_write, 402 u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data); 403 404 /* To determine what the adapter supports */ 405 u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); ...... 411 };

第398行，master_xfer就是I2C適配器的傳輸函數，可以通過此函數來完成與IIC設備之間的通信。

第400行，smbus_xfer就是SMBUS總線的傳輸函數。

綜上所述，I2C總線驅動，或者說I2C適配器驅動的主要工作就是初始化i2c_adapter結構體變量，

然后設置i2c_algorithm中的master_xfer函數。完成以后通過i2c_add_numbered_adapter或

i2c_add_adapter這兩個函數向系統注冊設置好的i2c_adapter，這兩個函數的原型如下：

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

這兩個函數的區別在于i2c_add_adapter使用動態的總線號，而i2c_add_numbered_adapter使用靜

態總線號。函數參數和返回值含義如下：

adapter或或adap：要添加到Linux內核中的i2c_adapter，也就是I2C適配器。

返回值：0，成功；負值，失敗。

如果要刪除I2C適配器的話使用i2c_del_adapter函數即可，函數原型如下：

void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)

函數參數和返回值含義如下：

adap：要刪除的I2C適配器。

返回值：無。

關于I2C的總線(控制器或適配器)驅動就講解到這里，一般SOC的I2C總線驅動都是由半導體廠商編

寫的，比如I.MX6U的I2C適配器驅動NXP已經編寫好了，這個不需要用戶去編寫。因此I2C總線驅

動對我們這些SOC使用者來說是被屏蔽掉的，我們只要專注于I2C設備驅動即可。除非你是在半導

體公司上班，工作內容就是寫I2C適配器驅動。

2）I2C設備驅動

I2C設備驅動重點關注兩個數據結構：i2c_client和i2c_driver，根據總線、設備和驅動模型，I2C

總線上一小節已經講了。還剩下設備和驅動，i2c_client就是描述設備信息的，i2c_driver描述驅

動內容，類似于platform_driver。

1、i2c_client結構體

i2c_client結構體定義在include/linux/i2c.h文件中，內容如下：

217 struct i2c_client { 218 unsigned short flags; /* 標志 */ 219 unsigned short addr; /* 芯片地址，7 位，存在低 7 位 */ ...... 222 char name[I2C_NAME_SIZE]; /* 名字 */ 223 struct i2c_adapter *adapter; /* 對應的 I2C 適配器 */ 224 struct device dev; /* 設備結構體 */ 225 int irq; /* 中斷 */ 226 struct list_head detected; ...... 230 };

一個設備對應一個i2c_client，每檢測到一個I2C設備就會給這個I2C設備分配一個i2c_client。

2、i2c_driver結構體

i2c_driver類似platform_driver，是我們編寫I2C設備驅動重點要處理的內容，i2c_driver結構體定

義在include/linux/i2c.h文件中，內容如下：

161 struct i2c_driver { 162 unsigned int class; 163 164 /* Notifies the driver that a new bus has appeared. You should 165 * avoid using this, it will be removed in a near future. 166 */ 167 int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; 168 169 /* Standard driver model interfaces */ 170 int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); 171 int (*remove)(struct i2c_client *); 172 173 /* driver model interfaces that don't relate to enumeration */ 174 void (*shutdown)(struct i2c_client *); 175 176 /* Alert callback, for example for the SMBus alert protocol. 177 * The format and meaning of the data value depends on the 178 * protocol.For the SMBus alert protocol, there is a single bit 179 * of data passed as the alert response's low bit ("event 180 flag"). */ 181 void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data); 182 183 /* a ioctl like command that can be used to perform specific 184 * functions with the device. 185 */ 186 int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg); 187 188 struct device_driver driver; 189 const struct i2c_device_id *id_table; 190 191 /* Device detection callback for automatic device creation */ 192 int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *); 193 const unsigned short *address_list; 194 struct list_head clients; 195 };

第170行，當I2C設備和驅動匹配成功以后probe函數就會執行，和platform驅動一樣。

第188行，device_driver驅動結構體，如果使用設備樹的話，需要設置device_driver的

of_match_table成員變量，也就是驅動的兼容(compatible)屬性。

第189行，id_table是傳統的、未使用設備樹的設備匹配ID表。

對于我們I2C設備驅動編寫人來說，重點工作就是構建i2c_driver，構建完成以后需要向Linux內核

注冊這個i2c_driver。i2c_driver注冊函數為i2c_register_driver，此函數原型如下：

int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)

函數參數和返回值含義如下：

owner：一般為THIS_MODULE。

driver：要注冊的i2c_driver。

返回值：0，成功；負值，失敗。

另外i2c_add_driver也常常用于注冊i2c_driver，i2c_add_driver是一個宏，定義如下：

587 #define i2c_add_driver(driver) \ 588 i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)

i2c_add_driver就是對i2c_register_driver做了一個簡單的封裝，只有一個參數，就是要注冊的

i2c_driver。注銷I2C設備驅動的時候需要將前面注冊的i2c_driver從Linux內核中注銷掉，需要用

到i2c_del_driver函數，此函數原型如下：

void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)

函數參數和返回值含義如下：

driver：要注銷的i2c_driver。

返回值：無。

i2c_driver的注冊示例代碼如下：

1 /* i2c 驅動的 probe 函數 */ 2 static int xxx_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id) 3 { 4 /* 函數具體程序 */ 5 return 0; 6 } 7 8 /* i2c 驅動的 remove 函數 */ 9 static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client) 10 { 11 /* 函數具體程序 */ 12 return 0; 13 } 14 15 /* 傳統匹配方式 ID 列表 */ 16 static const struct i2c_device_id xxx_id[] = { 17 {"xxx", 0}, 18 {} 19 }; 20 21 /* 設備樹匹配列表 */ 22 static const struct of_device_id xxx_of_match[] = { 23 { .compatible = "xxx" }, 24 { /* Sentinel */ } 25 }; 26 27 /* i2c 驅動結構體 */ 28 static struct i2c_driver xxx_driver = { 29 .probe = xxx_probe, 30 .remove = xxx_remove, 31 .driver = { 32 .owner = THIS_MODULE, 33 .name = "xxx", 34 .of_match_table = xxx_of_match, 35 }, 36 .id_table = xxx_id, 37 }; 38 39 /* 驅動入口函數 */ 40 static int __init xxx_init(void) 41 { 42 int ret = 0; 43 44 ret = i2c_add_driver(&xxx_driver); 45 return ret; 46 } 47 48 /* 驅動出口函數 */ 49 static void __exit xxx_exit(void) 50 { 51 i2c_del_driver(&xxx_driver); 52 } 53 54 module_init(xxx_init); 55 module_exit(xxx_exit);

第16~19行，i2c_device_id，無設備樹的時候匹配ID表。

第22~25行，of_device_id，設備樹所使用的匹配表。

第28~37行，i2c_driver，當I2C設備和I2C驅動匹配成功以后probe函數就會執行，這些和platform

驅動一樣，probe函數里面基本就是標準的字符設備驅動那一套了。

3）I2C設備和驅動匹配過程

I2C設備和驅動的匹配過程是由I2C核心來完成的，drivers/i2c/i2c-core.c就是I2C的核心部分，I2C

核心提供了一些與具體硬件無關的API函數，比如前面講過的：

1、i2c_adapter注冊/注銷函數

i2c_add_adapter(structi2c_adapter*adapter)

i2c_add_numbered_adapter(structi2c_adapter*adap)

i2c_del_adapter(structi2c_adapter*adap)

2、i2c_driver注冊/注銷函數

i2c_register_driver(structmodule*owner,structi2c_driver*driver)

i2c_add_driver(structi2c_driver*driver)

i2c_del_driver(structi2c_driver*driver)

設備和驅動的匹配過程也是由I2C總線完成的，I2C總線的數據結構為i2c_bus_type，定義在

drivers/i2c/i2c-core.c文件，i2c_bus_type內容如下：

736 struct bus_type i2c_bus_type = { 737 .name = "i2c", 738 .match = i2c_device_match, 739 .probe = i2c_device_probe, 740 .remove = i2c_device_remove, 741 .shutdown = i2c_device_shutdown, 742 };

.match就是I2C總線的設備和驅動匹配函數，在這里就是i2c_device_match這個函數，此函數內容

如下：

第466行，of_driver_match_device函數用于完成設備樹設備和驅動匹配。比較I2C設備節點的

compatible屬性和of_device_id中的compatible屬性是否相等，如果相當的話就表示I2C設備和驅動

匹配。

第470行，acpi_driver_match_device函數用于ACPI形式的匹配。

第476行，i2c_match_id函數用于傳統的、無設備樹的I2C設備和驅動匹配過程。比較I2C設備名字

和i2c_device_id的name字段是否相等，相等的話就說明I2C設備和驅動匹配。

2.I2C設備驅動編寫流程

I2C適配器驅動SOC廠商已經替我們編寫好了，我們需要做的就是編寫具體的設備驅動，本小

節我們就來學習一下I2C設備驅動的詳細編寫流程。

1）I2C設備信息描述

1、未使用設備樹的時候

首先肯定要描述I2C設備節點信息，先來看一下沒有使用設備樹的時候是如何在BSP里面描述I2C設

備信息的，在未使用設備樹的時候需要在BSP里面使用i2c_board_info結構體來描述一個具體的I2C

設備。i2c_board_info結構體如下：

295 struct i2c_board_info { 296 char type[I2C_NAME_SIZE]; /* I2C 設備名字 */ 297 unsigned short flags; /* 標志 */ 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 };

type和addr這兩個成員變量是必須要設置的，一個是I2C設備的名字，一個是I2C設備的器件地址。

打開arch/arm/mach-imx/mach-mx27_3ds.c文件，此文件中關于OV2640的I2C設備信息描述如

下：

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

以上代碼中使用I2C_BOARD_INFO來完成mx27_3ds_i2c_camera的初始化工作，

I2C_BOARD_INFO是一個宏，定義如下：

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

可以看出，I2C_BOARD_INFO宏其實就是設置i2c_board_info的type和addr這兩個成員變量，因此

以上代碼的主要工作就是設置I2C設備名字為ov2640，ov2640的器件地址為0X30。

大家可以在Linux源碼里面全局搜索i2c_board_info，會找到大量以i2c_board_info定義的I2C設備信

息，這些就是未使用設備樹的時候I2C設備的描述方式，當采用了設備樹以后就不會再使用

i2c_board_info來描述I2C設備了。

2、使用設備樹的時候

使用設備樹的時候I2C設備信息通過創建相應的節點就行了，比如NXP官方的EVK開發板在I2C1上

接了mag3110這個磁力計芯片，因此必須在i2c1節點下創建mag3110子節點，然后在這個子節點內

描述mag3110這個芯片的相關信息。打開imx6ull-14x14-evk.dts這個設備樹文件，然后找到如下內

容：

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 }; ...... 20 };

第7~11行，向i2c1添加mag3110子節點，第7行“mag3110@0e”是子節點名字，“@”后面的“0e”就是

mag3110的I2C器件地址。第8行設置compatible屬性值為“fsl,mag3110”。第9行的reg屬性也是設置

mag3110的器件地址的，因此值為0x0e。

I2C設備節點的創建重點是compatible屬性和reg屬性的設置，一個用于匹配驅動，一個用于設置

器件地址。

2）I2C設備數據收發處理流程

在之前已經說過了，I2C設備驅動首先要做的就是初始化i2c_driver并向Linux內核注冊。當設備和

驅動匹配以后i2c_driver里面的probe函數就會執行，probe函數里面所做的就是字符設備驅動那一

套了。一般需要在probe函數里面初始化I2C設備，要初始化I2C設備就必須能夠對I2C設備寄存器

進行讀寫操作，這里就要用到i2c_transfer函數了。

i2c_transfer函數最終會調用I2C適配器中i2c_algorithm里面的master_xfer函數，對于I.MX6U而言

就是i2c_imx_xfer這個函數。i2c_transfer函數原型如下：

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap,
????????????????????????struct i2c_msg *msgs,
????????????????????????int num)

函數參數和返回值含義如下：

adap：所使用的I2C適配器，i2c_client會保存其對應的i2c_adapter。

msgs：I2C要發送的一個或多個消息。

num：消息數量，也就是msgs的數量。

返回值：負值，失敗，其他非負值，發送的msgs數量。

我們重點來看一下msgs這個參數，這是一個i2c_msg類型的指針參數，I2C進行數據收發說白了就

是消息的傳遞，Linux內核使用i2c_msg結構體來描述一個消息。i2c_msg結構體定義在

include/uapi/linux/i2c.h文件中，結構體內容如下：

68 struct i2c_msg { 69 __u16 addr; /* 從機地址 */ 70 __u16 flags; /* 標志 */ 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)長度 */ 80 __u8 *buf; /* 消息數據 */ 81 };

使用i2c_transfer函數發送數據之前要先構建好i2c_msg，使用i2c_transfer進行I2C數據收發的示例

代碼如下：

1 /* 設備結構體 */ 2 struct xxx_dev { 3 ...... 4 void *private_data; /* 私有數據，一般會設置為 i2c_client */ 5 }; 6 7 /* 8 * @description : 讀取 I2C 設備多個寄存器數據 9 * @param – dev : I2C 設備 10 * @param – reg : 要讀取的寄存器首地址 11 * @param – val : 讀取到的數據 12 * @param – len : 要讀取的數據長度 13 * @return : 操作結果 14 */ 15 static int xxx_read_regs(struct xxx_dev *dev, u8 reg, void *val, int len) 16 { 17 int ret; 18 struct i2c_msg msg[2]; 19 struct i2c_client *client = (struct i2c_client *) dev->private_data; 20 21 /* msg[0]，第一條寫消息，發送要讀取的寄存器首地址 */ 22 msg[0].addr = client->addr; /* I2C 器件地址 */ 23 msg[0].flags = 0; /* 標記為發送數據 */ 24 msg[0].buf = &reg; /* 讀取的首地址 */ 25 msg[0].len = 1; /* reg 長度 */ 26 27 /* msg[1]，第二條讀消息，讀取寄存器數據 */ 28 msg[1].addr = client->addr; /* I2C 器件地址 */ 29 sg[1].flags = I2C_M_RD; /* 標記為讀取數據 */ 30 msg[1].buf = val; /* 讀取數據緩沖區 */ 31 msg[1].len = len; /* 要讀取的數據長度 */ 32 33 ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); 34 if(ret == 2) { 35 ret = 0; 36 } else { 37 ret = -EREMOTEIO; 38 } 39 return ret; 40 } 41 42 /* 43 * @description : 向 I2C 設備多個寄存器寫入數據 44 * @param – dev : 要寫入的設備結構體 45 * @param – reg : 要寫入的寄存器首地址 46 * @param – val : 要寫入的數據緩沖區 47 * @param – len : 要寫入的數據長度 48 * @return : 操作結果 49 */ 50 static s32 xxx_write_regs(struct xxx_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len) 51 { 52 u8 b[256]; 53 struct i2c_msg msg; 54 struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data; 55 56 b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */ 57 memcpy(&b[1],buf,len); /* 將要發送的數據拷貝到數組 b 里面 */ 58 59 msg.addr = client->addr; /* I2C 器件地址 */ 60 msg.flags = 0; /* 標記為寫數據 */ 61 62 msg.buf = b; /* 要發送的數據緩沖區 */ 63 msg.len = len + 1; /* 要發送的數據長度 */ 64 65 return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1); 66 }

第2~5行，設備結構體，在設備結構體里面添加一個執行void的指針成員變量private_data，此成員

變量用于保存設備的私有數據。在I2C設備驅動中我們一般將其指向I2C設備對應的i2c_client。

第15~40行，xxx_read_regs函數用于讀取I2C設備多個寄存器數據。第18行定義了一個i2c_msg數

組，2個數組元素，因為I2C讀取數據的時候要先發送要讀取的寄存器地址，然后再讀取數據，所以

需要準備兩個i2c_msg。一個用于發送寄存器地址，一個用于讀取寄存器值。對于msg[0]，將flags

設置為0，表示寫數據。msg[0]的addr是I2C設備的器件地址，msg[0]的buf成員變量就是要讀取的

寄存器地址。對于msg[1]，將flags設置為I2C_M_RD，表示讀取數據。msg[1]的buf成員變量用于

保存讀取到的數據，len成員變量就是要讀取的數據長度。調用i2c_transfer函數完成I2C數據讀操

作。

第50~66行，xxx_write_regs函數用于向I2C設備多個寄存器寫數據，I2C寫操作要比讀操作簡單一

點，因此一個i2c_msg即可。數組b用于存放寄存器首地址和要發送的數據，第59行設置msg的

addr為I2C器件地址。第60行設置msg的flags為0，也就是寫數據。第62行設置要發送的數據，也

就是數組b。第63行設置msg的len為len+1，因為要加上一個字節的寄存器地址。最后通過

i2c_transfer函數完成向I2C設備的寫操作。

另外還有兩個API函數分別用于I2C數據的收發操作，這兩個函數最終都會調用i2c_transfer。首先

來看一下I2C數據發送函數i2c_master_send，函數原型如下：

int i2c_master_send(const struct i2c_client *client,
????????????????????????????????const char *buf,
????????????????????????????????int count)

函數參數和返回值含義如下：

client：I2C設備對應的i2c_client。

buf：要發送的數據。

count：要發送的數據字節數，要小于64KB，以為i2c_msg的len成員變量是一個u16(無符號16位)

類型的數據。

返回值：負值，失敗，其他非負值，發送的字節數。

I2C數據接收函數為i2c_master_recv，函數原型如下：

int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client,
????????????????????????????????char *buf,
????????????????????????????????int count)

函數參數和返回值含義如下：

client：I2C設備對應的i2c_client。

buf：要接收的數據。

count：要接收的數據字節數，要小于64KB，以為i2c_msg的len成員變量是一個u16(無符號16位)

類型的數據。

返回值：負值，失敗，其他非負值，接收的字節數。

關于Linux下I2C設備驅動的編寫流程就講解到這里，重點就是i2c_msg的構建和i2c_transfer函數的

調用，接下來我們就編寫AP3216C這個I2C設備的Linux驅動。

3.實驗程序編寫

1）修改設備樹

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開發板上的I2C1接口使用到了

UART4_TXD和UART4_RXD，因此肯定要在設備樹里面設置這兩個IO。如果要用到AP3216C的中

斷功能的話還需要初始化AP_INT對應的GIO1_IO01這個IO，本章實驗我們不使用中斷功能。因此

只需要設置UART4_TXD和UART4_RXD這兩個IO，NXP其實已經將他這兩個IO設置好了，打開

imx6ull-alientek-emmc.dts，然后找到如下內容：

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節點，這里將UART4_TXD和UART4_RXD這兩個IO分別復用為

I2C1_SCL和I2C1_SDA，電氣屬性都設置為0x4001b8b0。

2、在i2c1節點追加ap3216c子節點

AP3216C是連接到I2C1上的，因此需要在i2c1節點下添加ap3216c的設備子節點，在imx6ull-

alientek-emmc.dts文件中找到i2c1節點，此節點默認內容如下：

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屬性為I2C頻率，這里設置為100KHz。

第4行，pinctrl-0屬性指定I2C所使用的IO為以上代碼中的pinctrl_i2c1子節點。

第7~11行，mag3110是個磁力計，NXP官方的EVK開發板上接了mag3110，因此NXP在i2c1節點

下添加了mag3110這個子節點。正點原子的I.MX6U-ALPHA開發板上沒有用到mag3110，因此需

要將此節點刪除掉。

第13~19行，NXP官方EVK開發板也接了一個fxls8471，正點原子的I.MX6U-ALPHA開發板同樣沒

有此器件，所以也要將其刪除掉。將i2c1節點里面原有的mag3110和fxls8471這兩個I2C子節點刪

除，然后添加ap3216c子節點信息，完成以后的i2c1節點內容如下所示：

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子節點，@后面的“1e”是ap3216c的器件地址。

第8行，設置compatible值為“alientek,ap3216c”。

第9行，reg屬性也是設置ap3216c器件地址的，因此reg設置為0x1e。

設備樹修改完成以后使用“makedtbs”重新編譯一下，然后使用新的設備樹啟動Linux內

核。/sys/bus/i2c/devices目錄下存放著所有I2C設備，如果設備樹修改正確的話，會

在/sys/bus/i2c/devices目錄下看到一個名為“0-001e”的子目錄，如圖所示：

圖中的“0-001e”就是ap3216c的設備目錄，“1e”就是ap3216c器件地址。進入0-001e目錄，可以看

到“name”文件，name問價就保存著此設備名字，在這里就是“ap3216c”，如圖所示：

2）AP3216C驅動

工程創建好以后新建ap3216c.c和ap3216creg.h這兩個文件，ap3216c.c為AP3216C的驅動代碼，

ap3216creg.h是AP3216C寄存器頭文件。先在ap3216creg.h中定義好AP3216C的寄存器，輸入如

下內容：

1 #ifndef AP3216C_H 2 #define AP3216C_H 3 /*************************************************************** 4 Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 5 文件名 : ap3216creg.h 6 作者 : 左忠凱 7 版本 : V1.0 8 描述 : AP3216C 寄存器地址描述頭文件 9 其他 : 無 10 論壇 : www.openedv.com 11 日志 : 初版 V1.0 2019/9/2 左忠凱創建 12 ***************************************************************/ 13 /* AP3316C 寄存器 */ 14 #define AP3216C_SYSTEMCONG 0x00 /* 配置寄存器 */ 15 #define AP3216C_INTSTATUS 0X01 /* 中斷狀態寄存器 */ 16 #define AP3216C_INTCLEAR 0X02 /* 中斷清除寄存器 */ 17 #define AP3216C_IRDATALOW 0x0A /* IR 數據低字節 */ 18 #define AP3216C_IRDATAHIGH 0x0B /* IR 數據高字節 */ 19 #define AP3216C_ALSDATALOW 0x0C /* ALS 數據低字節 */ 20 #define AP3216C_ALSDATAHIGH 0X0D /* ALS 數據高字節 */ 21 #define AP3216C_PSDATALOW 0X0E /* PS 數據低字節 */ 22 #define AP3216C_PSDATAHIGH 0X0F /* PS 數據高字節 */ 23 24 #endif

ap3216creg.h沒什么好講的，就是一些寄存器宏定義。然后在ap3216c.c輸入如下內容：

1 #include <linux/types.h> 2 #include <linux/kernel.h> 3 #include <linux/delay.h> 4 #include <linux/ide.h> 5 #include <linux/init.h> 6 #include <linux/module.h> 7 #include <linux/errno.h> 8 #include <linux/gpio.h> 9 #include <linux/cdev.h> 10 #include <linux/device.h> 11 #include <linux/of_gpio.h> 12 #include <linux/semaphore.h> 13 #include <linux/timer.h> 14 #include <linux/i2c.h> 15 #include <asm/mach/map.h> 16 #include <asm/uaccess.h> 17 #include <asm/io.h> 18 #include "ap3216creg.h" 19 /*************************************************************** 20 Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 21 文件名 : ap3216c.c 22 作者 : 左忠凱 23 版本 : V1.0 24 描述 : AP3216C 驅動程序 25 其他 : 無 26 論壇 : www.openedv.com 27 日志 : 初版 V1.0 2019/9/2 左忠凱創建 28 ***************************************************************/ 29 #define AP3216C_CNT 1 30 #define AP3216C_NAME "ap3216c" 31 32 struct ap3216c_dev { 33 dev_t devid; /* 設備號 */ 34 struct cdev cdev; /* cdev */ 35 struct class *class; /* 類 */ 36 struct device *device; /* 設備 */ 37 struct device_node *nd; /* 設備節點 */ 38 int major; /* 主設備號 */ 39 void *private_data; /* 私有數據 */ 40 unsigned short ir, als, ps; /* 三個光傳感器數據 */ 41 }; 42 43 static struct ap3216c_dev ap3216cdev; 44 45 /* 46 * @description : 從 ap3216c 讀取多個寄存器數據 47 * @param – dev : ap3216c 設備 48 * @param – reg : 要讀取的寄存器首地址 49 * @param – val : 讀取到的數據 50 * @param – len : 要讀取的數據長度 51 * @return : 操作結果 52 */ 53 static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len) 54 { 55 int ret; 56 struct i2c_msg msg[2]; 57 struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data; 58 59 /* msg[0]為發送要讀取的首地址 */ 60 msg[0].addr = client->addr; /* ap3216c 地址 */ 61 msg[0].flags = 0; /* 標記為發送數據 */ 62 msg[0].buf = &reg; /* 讀取的首地址 */ 63 msg[0].len = 1; /* reg 長度 */ 64 65 /* msg[1]讀取數據 */ 66 msg[1].addr = client->addr; /* ap3216c 地址 */ 67 msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 標記為讀取數據 */ 68 msg[1].buf = val; /* 讀取數據緩沖區 */ 69 msg[1].len = len; /* 要讀取的數據長度 */ 70 71 ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); 72 if(ret == 2) { 73 ret = 0; 74 } else { 75 printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len); 76 ret = -EREMOTEIO; 77 } 78 return ret; 79 } 80 81 /* 82 * @description : 向 ap3216c 多個寄存器寫入數據 83 * @param – dev : ap3216c 設備 84 * @param – reg : 要寫入的寄存器首地址 85 * @param – val : 要寫入的數據緩沖區 86 * @param – len : 要寫入的數據長度 87 * @return : 操作結果 88 */ 89 static s32 ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len) 90 { 91 u8 b[256]; 92 struct i2c_msg msg; 93 struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data; 94 95 b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */ 96 memcpy(&b[1],buf,len); /* 將要寫入的數據拷貝到數組 b 里面 */ 97 98 msg.addr = client->addr; /* ap3216c 地址 */ 99 msg.flags = 0; /* 標記為寫數據 */ 100 101 msg.buf = b; /* 要寫入的數據緩沖區 */ 102 msg.len = len + 1; /* 要寫入的數據長度 */ 103 104 return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1); 105 } 106 107 /* 108 * @description : 讀取 ap3216c 指定寄存器值，讀取一個寄存器 109 * @param – dev : ap3216c 設備 110 * @param – reg : 要讀取的寄存器 111 * @return : 讀取到的寄存器值 112 */ 113 static unsigned char ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg) 114 { 115 u8 data = 0; 116 117 ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1); 118 return data; 119 120 #if 0 121 struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data; 122 return i2c_smbus_read_byte_data(client, reg); 123 #endif 124 } 125 126 /* 127 * @description : 向 ap3216c 指定寄存器寫入指定的值，寫一個寄存器 128 * @param – dev : ap3216c 設備 129 * @param – reg : 要寫的寄存器 130 * @param – data : 要寫入的值 131 * @return : 無 132 */ 133 static void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data) 134 { 135 u8 buf = 0; 136 buf = data; 137 ap3216c_write_regs(dev, reg, &buf, 1); 138 } 139 140 /* 141 * @description : 讀取 AP3216C 的數據，讀取原始數據，包括 ALS,PS 和 IR, 142 * :同時打開 ALS,IR+PS 的話兩次數據讀取的間隔要大于 112.5ms 143 * @param - ir : ir 數據 144 * @param - ps : ps 數據 145 * @param - ps : als 數據 146 * @return : 無。 147 */ 148 void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev) 149 { 150 unsigned char i =0; 151 unsigned char buf[6]; 152 153 /* 循環讀取所有傳感器數據 */ 154 for(i = 0; i < 6; i++) 155 { 156 buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i); 157 } 158 159 if(buf[0] & 0X80) /* IR_OF 位為 1,則數據無效 */ 160 dev->ir = 0; 161 else /* 讀取 IR 傳感器的數據 */ 162 dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03); 163 164 dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2];/* ALS 數據 */ 165 166 if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF 位為 1,則數據無效 */ 167 dev->ps = 0; 168 else /* 讀取 PS 傳感器的數據 */ 169 dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F); 170 } 171 172 /* 173 * @description : 打開設備 174 * @param – inode : 傳遞給驅動的 inode 175 * @param - filp : 設備文件，file 結構體有個叫做 private_data 的成員變量 176 * 一般在 open 的時候將 private_data 指向設備結構體。 177 * @return : 0 成功;其他 失敗 178 */ 179 static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp) 180 { 181 filp->private_data = &ap3216cdev; 182 183 /* 初始化 AP3216C */ 184 ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04); 185 mdelay(50); /* AP3216C 復位最少 10ms */ 186 ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03); 187 return 0; 188 } 189 190 /* 191 * @description : 從設備讀取數據 192 * @param – filp : 要打開的設備文件(文件描述符) 193 * @param - buf : 返回給用戶空間的數據緩沖區 194 * @param - cnt : 要讀取的數據長度 195 * @param – offt : 相對于文件首地址的偏移 196 * @return : 讀取的字節數，如果為負值，表示讀取失敗 197 */ 198 static ssize_t ap3216c_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off) 199 { 200 short data[3]; 201 long err = 0; 202 203 struct ap3216c_dev *dev = (struct ap3216c_dev *)filp->private_data; 204 205 ap3216c_readdata(dev); 206 207 data[0] = dev->ir; 208 data[1] = dev->als; 209 data[2] = dev->ps; 210 err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data)); 211 return 0; 212 } 213 214 /* 215 * @description : 關閉/釋放設備 216 * @param - filp : 要關閉的設備文件(文件描述符) 217 * @return : 0 成功;其他 失敗 218 */ 219 static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp) 220 { 221 return 0; 222 } 223 224 /* AP3216C 操作函數 */ 225 static const struct file_operations ap3216c_ops = { 226 .owner = THIS_MODULE, 227 .open = ap3216c_open, 228 .read = ap3216c_read, 229 .release = ap3216c_release, 230 }; 231 232 /* 233 * @description : i2c 驅動的 probe 函數，當驅動與 234 * 設備匹配以后此函數就會執行 235 * @param - client : i2c 設備 236 * @param - id : i2c 設備 ID 237 * @return : 0，成功;其他負值,失敗 238 */ 239 static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) 240 { 241 /* 1、構建設備號 */ 242 if (ap3216cdev.major) { 243 ap3216cdev.devid = MKDEV(ap3216cdev.major, 0); 244 register_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT,AP3216C_NAME); 245 } else { 246 alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid, 0, AP3216C_CNT,AP3216C_NAME); 247 ap3216cdev.major = MAJOR(ap3216cdev.devid); 248 } 249 250 /* 2、注冊設備 */ 251 cdev_init(&ap3216cdev.cdev, &ap3216c_ops); 252 cdev_add(&ap3216cdev.cdev, ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT); 253 254 /* 3、創建類 */ 255 ap3216cdev.class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME); 256 if (IS_ERR(ap3216cdev.class)) { 257 return PTR_ERR(ap3216cdev.class); 258 } 259 260 /* 4、創建設備 */ 261 ap3216cdev.device = device_create(ap3216cdev.class, NULL,ap3216cdev.devid, NULL, AP3216C_NAME); 262 if (IS_ERR(ap3216cdev.device)) { 263 return PTR_ERR(ap3216cdev.device); 264 } 265 266 ap3216cdev.private_data = client; 267 268 return 0; 269 } 270 271 /* 272 * @description : i2c 驅動的 remove 函數，移除 i2c 驅動此函數會執行 273 * @param – client : i2c 設備 274 * @return : 0，成功;其他負值,失敗 275 */ 276 static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client) 277 { 278 /* 刪除設備 */ 279 cdev_del(&ap3216cdev.cdev); 280 unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT); 281 282 /* 注銷掉類和設備 */ 283 device_destroy(ap3216cdev.class, ap3216cdev.devid); 284 class_destroy(ap3216cdev.class); 285 return 0; 286 } 287 288 /* 傳統匹配方式 ID 列表 */ 289 static const struct i2c_device_id ap3216c_id[] = { 290 {"alientek,ap3216c", 0}, 291 {} 292 }; 293 294 /* 設備樹匹配列表 */ 295 static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = { 296 { .compatible = "alientek,ap3216c" }, 297 { /* Sentinel */ } 298 }; 299 300 /* i2c 驅動結構體 */ 301 static struct i2c_driver ap3216c_driver = { 302 .probe = ap3216c_probe, 303 .remove = ap3216c_remove, 304 .driver = { 305 .owner = THIS_MODULE, 306 .name = "ap3216c", 307 .of_match_table = ap3216c_of_match, 308 }, 309 .id_table = ap3216c_id, 310 }; 311 312 /* 313 * @description : 驅動入口函數 314 * @param : 無 315 * @return : 無 316 */ 317 static int __init ap3216c_init(void) 318 { 319 int ret = 0; 320 321 ret = i2c_add_driver(&ap3216c_driver); 322 return ret; 323 } 324 325 /* 326 * @description : 驅動出口函數 327 * @param : 無 328 * @return : 無 329 */ 330 static void __exit ap3216c_exit(void) 331 { 332 i2c_del_driver(&ap3216c_driver); 333 } 334 335 /* module_i2c_driver(ap3216c_driver) */ 336 337 module_init(ap3216c_init); 338 module_exit(ap3216c_exit); 339 MODULE_LICENSE("GPL"); 340 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

第32~41行，ap3216c設備結構體，第39行的private_data成員變量用于存放ap3216c對應的

i2c_client。第40行的ir、als和ps分別存儲AP3216C的IR、ALS和PS數據。第43行，定義一個

ap3216c_dev類型的設備結構體變量ap3216cdev。

第53~79行，ap3216c_read_regs函數實現多字節讀取，但是AP3216C好像不支持連續多字節讀

取，此函數在測試其他I2C設備的時候可以實現多給字節連續讀取，但是在AP3216C上不能連續讀

取多個字節。不過讀取一個字節沒有問題的。第89~105行，ap3216c_write_regs函數實現連續多

字節寫操作。

第113~124行，ap3216c_read_reg函數用于讀取AP3216C的指定寄存器數據，用于一個寄存器的

數據讀取。

第133~138行，ap3216c_write_reg函數用于向AP3216C的指定寄存器寫入數據，用于一個寄存器

的數據寫操作。

第148~170行，讀取AP3216C的PS、ALS和IR等傳感器原始數據值。

第179~230行，標準的支付設備驅動框架。

第239~269行，ap3216c_probe函數，當I2C設備和驅動匹配成功以后此函數就會執行，和platform

驅動框架一樣。此函數前面都是標準的字符設備注冊代碼，最后面會將此函數的第一個參數client

傳遞給ap3216cdev的private_data成員變量。第289~292行，ap3216c_id匹配表，i2c_device_id類

型。用于傳統的設備和驅動匹配，也就是沒有使用設備樹的時候。

第295~298行，ap3216c_of_match匹配表，of_device_id類型，用于設備樹設備和驅動匹配。這里

只寫了一個compatible屬性，值為“alientek,ap3216c”。

第301~310行，ap3216c_driver結構體變量，i2c_driver類型。

第317~323行，驅動入口函數ap3216c_init，此函數通過調用i2c_add_driver來向Linux內核注冊

i2c_driver，也就是ap3216c_driver。

第330~333行，驅動出口函數ap3216c_exit，此函數通過調用i2c_del_driver來注銷掉前面注冊的

ap3216c_driver。

3）編寫測試APP

新建ap3216cApp.c文件，然后在里面輸入如下所示內容：

1 #include "stdio.h" 2 #include "unistd.h" 3 #include "sys/types.h" 4 #include "sys/stat.h" 5 #include "sys/ioctl.h" 6 #include "fcntl.h" 7 #include "stdlib.h" 8 #include "string.h" 9 #include <poll.h> 10 #include <sys/select.h> 11 #include <sys/time.h> 12 #include <signal.h> 13 #include <fcntl.h> 14 /*************************************************************** 15 Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 16 文件名 : ap3216cApp.c 17 作者 : 左忠凱 18 版本 : V1.0 19 描述 : ap3216c 設備測試 APP。 20 其他 : 無 21 使用方法 ：./ap3216cApp /dev/ap3216c 22 論壇 : www.openedv.com 23 日志 : 初版 V1.0 2019/9/20 左忠凱創建 24 ***************************************************************/ 25 26 /* 27 * @description : main 主程序 28 * @param - argc : argv 數組元素個數 29 * @param - argv : 具體參數 30 * @return : 0 成功;其他 失敗 31 */ 32 int main(int argc, char *argv[]) 33 { 34 int fd; 35 char *filename; 36 unsigned short databuf[3]; 37 unsigned short ir, als, ps; 38 int ret = 0; 39 40 if (argc != 2) { 41 printf("Error Usage!\r\n"); 42 return -1; 43 } 44 45 filename = argv[1]; 46 fd = open(filename, O_RDWR); 47 if(fd < 0) { 48 printf("can't open file %s\r\n", filename); 49 return -1; 50 } 51 52 while (1) { 53 ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf)); 54 if(ret == 0) { /* 數據讀取成功 */ 55 ir = databuf[0]; /* ir 傳感器數據 */ 56 als = databuf[1]; /* als 傳感器數據 */ 57 ps = databuf[2]; /* ps 傳感器數據 */ 58 printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps); 59 } 60 usleep(200000); /* 200ms */ 61 } 62 close(fd); /* 關閉文件 */ 63 return 0; 64 }

ap3216cApp.c文件內容很簡單，就是在while循環中不斷的讀取AP3216C的設備文件，從而得到

ir、als和ps這三個數據值，然后將其輸出到終端上。

4.運行測試

1）編譯驅動程序和測試APP

1、編譯驅動程序

編寫Makefile文件，本章實驗的Makefile文件和之前實驗基本一樣，只是將obj-m變量的值改為

“ap3216c.o”，Makefile內容如下所示：

1 KERNELDIR := /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx- rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek ...... 4 obj-m := ap3216c.o ...... 11 clean: 12 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

第4行，設置obj-m變量的值為“ap3216c.o”。

輸入如下命令編譯出驅動模塊文件：

make -j32

編譯成功以后就會生成一個名為“ap3216c.ko”的驅動模塊文件。

2、編譯測試APP

輸入如下命令編譯ap3216cApp.c這個測試程序：

arm-linux-gnueabihf-gcc ap3216cApp.c -o ap3216cApp

編譯成功以后就會生成ap3216cApp這個應用程序。

2）運行測試

將上一小節編譯出來ap3216c.ko和ap3216cApp這兩個文件拷貝到rootfs/lib/modules/4.1.15目錄

中，重啟開發板，進入到目錄lib/modules/4.1.15中。輸入如下命令加載ap3216c.ko這個驅動模

塊。

depmod //第一次加載驅動的時候需要運行此命令 modprobe ap3216c.ko //加載驅動模塊

當驅動模塊加載成功以后使用 ap3216cApp 來測試，輸入如下命令：

./ap3216cApp /dev/ap3216c

測試APP會不斷的從AP3216C中讀取數據，然后輸出到終端上，如圖所示：

大家可以用手電筒照一下AP3216C，或者手指靠近AP3216C來觀察傳感器數據有沒有變化。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的I2C驱动_linux的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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