驱动程序实例（六）：mpu6050（IIC + cdev）

在咱们实际开发中，I2C 总线驱动通常芯片原厂会提供，咱们开发通常是设计设备驱动。

本文结合以前对Linux内核的IIC子系统的分析 ，以及对字符设备的cdev接口的分析，本文将编写基于IIC总线与cdev接口的MPU6050设备的实例代码并对其进行分析。

IIC子系统分析：详见Linux IIC总线驱动框架。

字符设备的cdev接口分析：详见Linux字符设备驱动（一）：cdev接口。

 

硬件接口：

　　CPU：s5pv210；

　　挂载IIC总线编号：0。

 

IIC从设备驱动挂载在IIC总线下，IIC总线管理着IIC从设备的设备信息（i2c_client）与设备驱动（i2c_driver）。所以，IIC从设备驱动的编写分为两个部分：注册IIC从设备信息、编写IIC从设备驱动程序。

在设备驱动程序中使用IIC总线，需确保Linux内核支持IIC。在menuconfig下作以下设置接口。

　　Device Drivers  --->

　　　　<*> I2C support  --->  

1. 注册IIC从设备信息

在/kernel/arch/arm/mach-s5pv210/mach-x210.c文件中添加以下信息，向Linux内核注册IIC从设备信息。

static struct i2c_board_info mpu6050_i2c_devs0[] __initdata = { { I2C_BOARD_INFO("mpu6050", 0x2b),//构建i2c_board_info结构体，0x2b为从设备的地址
 }, }; static void __init smdkc110_machine_init(void) { ... ... i2c_register_board_info(0, mpu6050_i2c_devs0, ARRAY_SIZE(mpu6050_i2c_devs0));//向内核注册IIC从设备信息，0表示该从设备挂载在IIC总线适配器0
 ... ... } 

2. 编写IIC从设备驱动程序

（1）mpu6050_common.h

将mpu6050_common.h文件添加至/kernel/drivers/i2c/busses目录下。

#ifndef _MPU6050_COMMON_H_ #define _MPU6050_COMMON_H_

#define MPU6050_MAGIC 'K'

//mpu6050数据结构
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的命令定义
#define GET_ACCEL _IOR(MPU6050_MAGIC, 0, union mpu6050_data)//读取加速度计的数据
#define GET_GYRO  _IOR(MPU6050_MAGIC, 1, union mpu6050_data)//读取陀螺仪的数据 
#define GET_TEMP  _IOR(MPU6050_MAGIC, 2, union mpu6050_data)//读取温度的数据

#endif

mpu6050_common.h

 

（2）mpu6050_dev.h

mpu6050_dev.h文件是mpu6050的寄存器地址的定义文件，将其添加至添加至/kernel/drivers/i2c/busses目录下。

#ifndef _MPU6050_DEV_H_ #define _MPU6050_DEV_H_

#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：0x18(不自检，2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG    0x1C    //加速计自检、测量范围及高通滤波，典型值：0x18(不自检，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    //陀螺仪z轴角速度数据寄存器（高位）
#define GYRO_ZOUT_L     0x48    //陀螺仪z轴角速度数据寄存器（低位）
#define PWR_MGMT_1      0x6B    //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define WHO_AM_I        0x75    //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#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从设备的起始次设备号
#define DEV_CNT 1           //IIC从设备的个数
#define DEV_NAME "mpu6050"  //IIC从设备名称

static struct i2c_client *mpu6050_client; static struct cdev mpu6050_dev; static dev_t mpu6050_devnum;       //设备号
static struct class *mpu6050_class;//设备类

/* * 功能：向mpu6050从设备写入数据 * * 参数：struct i2c_client *client：指向mpu6050从设备 * const unsigned char reg：需写入的mpu6050的寄存器 * const unsigned char val：写入的数值 */
static void mpu6050_write_byte(struct i2c_client *client, const unsigned char reg, const unsigned char val) { char txbuf[2] = {reg, val};//数据缓存buffer //封装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));//与从设备进行数据通讯
} /* * 功能：向mpu6050从设备读取数据 * * 参数：struct i2c_client *client：指向mpu6050从设备 * const unsigned char reg：需读取的mpu6050的寄存器 * * 返回值：char：读取的数据 */
static char mpu6050_read_byte(struct i2c_client *client,const unsigned char reg) { char txbuf[1] = {reg};//数据缓冲buffer
    char rxbuf[1] = {0}; //封装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)); //与从设备进行数据通讯
    
    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) { //读取加速度计的数据
        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; //读取陀螺仪的数据
        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; //读取温度的数据
        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; /*****************************初始化硬件设备******************************/
    //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);                            //关联dev与fops
    alloc_chrdev_region(&mpu6050_devnum, DEV_MINOR, DEV_CNT, DEV_NAME);//自动分配设备号
    cdev_add(&mpu6050_dev, mpu6050_devnum, DEV_CNT);                   //添加设备至设备链表
 mpu6050_class = class_create(THIS_MODULE,DEV_NAME);                         //建立设备类
    dev = device_create(mpu6050_class, NULL , mpu6050_devnum, "%s%d", DEV_NAME);//建立mpu6050设备
    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; } //与mpu6050的设备信息匹配
static struct i2c_device_id mpu6050_ids[] = { {"mpu6050",0x2b}, {} }; //声明mpu6050_ids是i2c类型的一个设备表
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c,mpu6050_ids); //定义并初始化从设备驱动信息
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);//注册设备驱动
} static void __exit mpu6050_i2c_exit(void) { i2c_del_driver(&mpu6050_driver);       //注销设备驱动
} MODULE_AUTHOR("Lin"); MODULE_DESCRIPTION("mpu6050 driver"); MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(mpu6050_i2c_init); module_exit(mpu6050_i2c_exit);