Linux驱动开发(使用I2C总线设备驱动模型编写AT24C02驱动程序)

news/2025/2/16 5:43:30/

文章目录

  • 前言
  • 一、I2C总线设备驱动模型
  • 二、设备树编写
  • 三、驱动程序编写
    • 1.提供i2c_driver结构体变量并且注册
    • 2.注册file_operations结构体
    • 3.操作AT24C02
  • 四、应用程序编写
  • 五、上机测试
  • 总结

前言

本篇文章将讲解如何使用I2C总线设备驱动模型编写AT24C02驱动程序。

一、I2C总线设备驱动模型

I2C设备模型驱动程序是一种新的I2C设备驱动模型，引入了设备树（Device Tree）这一机制，可以在I2C设备和相应的Linux设备节点之间建立关联。在I2C设备模型中，所有I2C设备节点共用一个I2C设备模型驱动程序，不需要为每个I2C设备节点编写独立的设备驱动程序。

下图来自百问网：
在这里插入图片描述
在i2c总线下分别有i2c_client和i2c_driver。i2c_client就是硬件设备（比如本篇文章用到的AT24C02），i2c_driver就是我们需要编写的驱动程序。

在这里插入图片描述
i2c_client由设备树提供。

i2c_driver是我们自己编写的驱动程序，里面提供了probe函数，当驱动和设备树中的compatible属性匹配后调用probe函数。

二、设备树编写

因为我使用的AT24C02是挂载在i2c1这根总线上的所有需要在i2c1这个节点下添加at24c02这个子节点。
reg属性代表的是AT24C02的设备地址。

&i2c1 {clock-frequency = <100000>;pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;status = "okay";at24c02 {compatible = "my,at24c02";reg = <0x50>;};
};

三、驱动程序编写

1.提供i2c_driver结构体变量并且注册

这里和之前编写的驱动程序的思路都是一样的提供一个driver结构体变量并且将其注册。

这里和之前最大的不同就是需要在i2c_driver结构体变量中提供id_table成员。

在内核源码中发现缺少了probe函数或者缺少了id_table成员都是无法进行正确的匹配的。
在这里插入图片描述

static const struct of_device_id at24c02_of_match[] = {{.compatible = "my,at24c02"},{}
};static const struct i2c_device_id at24c02_ids[] = {{ "xxxxyyy",	(kernel_ulong_t)NULL },{ /* END OF LIST */ }
};static struct i2c_driver at24c02_drv = {.driver = {.name = "myat24c02",.of_match_table = at24c02_of_match,},.probe = at24c02_probe,.remove = at24c02_remove,.id_table = at24c02_ids,
};/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init at24c02_init(void)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return i2c_add_driver(&at24c02_drv);return err;
}/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*     卸载platform_driver*/
static void __exit at24c02_exit(void)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);i2c_del_driver(&at24c02_drv);
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(at24c02_init);
module_exit(at24c02_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

2.注册file_operations结构体

这里我们使用ioctl来操作AT24C02，ioctl既可以读又可以写，可以对read和write函数进行替换。

/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations at24c02_fops = {.owner	 = THIS_MODULE,.unlocked_ioctl    = at24c02_chrdev_ioctl,
};static int at24c02_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);at24c02_client = client;/* 注册file_operations 	*/major = register_chrdev(0, "100ask_at24c02", &at24c02_fops);  /* /dev/at24c02 */at24c02_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_at24c02_class");if (IS_ERR(at24c02_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "100ask_at24c02");return PTR_ERR(at24c02_class);}device_create(at24c02_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_at24c02"); /* /dev/100ask_at24c02 */return 0;
}static int at24c02_remove(struct i2c_client *client)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(at24c02_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(at24c02_class);unregister_chrdev(major, "100ask_at24c02");return 0;
}

3.操作AT24C02

根据AT24C02的数据手册我们可以清楚的知道如何去读写AT24C02。

写AT24C02时序：
在这里插入图片描述
写AT24C02时需要发送设备地址和需要写入的数据，写入数据的地址，只需要构造一个msg消息即可。

读AT24C02时序:
在这里插入图片描述

读AT24C02时首先需要写入设备地址，再去读取指定要读取数据的地址。 然后再发起一次操作，指定设备地址，指定读取数据保存的地址。一共需要构造两个msg消息。

#define IOC_AT24C02_READ  100
#define IOC_AT24C02_WRITE 101/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *at24c02_class;
struct i2c_client *at24c02_client;static long at24c02_chrdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{unsigned char addr;unsigned char data;unsigned int ker_buf[2];unsigned int *usr_buf = (unsigned int *)arg;unsigned char byte_buf[2];struct i2c_msg msgs[2];copy_from_user(ker_buf, usr_buf, 8);addr = ker_buf[0];switch (cmd){case IOC_AT24C02_READ:{/* 读AT24C02 */msgs[0].addr  = at24c02_client->addr;msgs[0].flags = 0; /* 写 */msgs[0].len   = 1;msgs[0].buf   = &addr;msgs[1].addr  = at24c02_client->addr;msgs[1].flags = I2C_M_RD; /* 读 */msgs[1].len   = 1;msgs[1].buf   = &data;i2c_transfer(at24c02_client->adapter, msgs, 2);ker_buf[1] = data;copy_to_user(usr_buf, ker_buf, 8);break;}case IOC_AT24C02_WRITE:{/* 写AT24C02 */byte_buf[0] = addr;byte_buf[1] = ker_buf[1];msgs[0].addr  = at24c02_client->addr;msgs[0].flags = 0; /* 写 */msgs[0].len   = 2;msgs[0].buf   = byte_buf;i2c_transfer(at24c02_client->adapter, msgs, 1);mdelay(20);break;}}return 0;}

完整代码：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/log2.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/acpi.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <asm/uaccess.h>#define IOC_AT24C02_READ  100
#define IOC_AT24C02_WRITE 101/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *at24c02_class;
struct i2c_client *at24c02_client;static long at24c02_chrdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{unsigned char addr;unsigned char data;unsigned int ker_buf[2];unsigned int *usr_buf = (unsigned int *)arg;unsigned char byte_buf[2];struct i2c_msg msgs[2];copy_from_user(ker_buf, usr_buf, 8);addr = ker_buf[0];switch (cmd){case IOC_AT24C02_READ:{/* 读AT24C02 */msgs[0].addr  = at24c02_client->addr;msgs[0].flags = 0; /* 写 */msgs[0].len   = 1;msgs[0].buf   = &addr;msgs[1].addr  = at24c02_client->addr;msgs[1].flags = I2C_M_RD; /* 读 */msgs[1].len   = 1;msgs[1].buf   = &data;i2c_transfer(at24c02_client->adapter, msgs, 2);ker_buf[1] = data;copy_to_user(usr_buf, ker_buf, 8);break;}case IOC_AT24C02_WRITE:{/* 写AT24C02 */byte_buf[0] = addr;byte_buf[1] = ker_buf[1];msgs[0].addr  = at24c02_client->addr;msgs[0].flags = 0; /* 写 */msgs[0].len   = 2;msgs[0].buf   = byte_buf;i2c_transfer(at24c02_client->adapter, msgs, 1);mdelay(20);break;}}return 0;}/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations at24c02_fops = {.owner	 = THIS_MODULE,.unlocked_ioctl    = at24c02_chrdev_ioctl,
};static int at24c02_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);at24c02_client = client;/* 注册file_operations 	*/major = register_chrdev(0, "100ask_at24c02", &at24c02_fops);  /* /dev/at24c02 */at24c02_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_at24c02_class");if (IS_ERR(at24c02_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "100ask_at24c02");return PTR_ERR(at24c02_class);}device_create(at24c02_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_at24c02"); /* /dev/100ask_at24c02 */return 0;
}static int at24c02_remove(struct i2c_client *client)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(at24c02_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(at24c02_class);unregister_chrdev(major, "100ask_at24c02");return 0;
}static const struct of_device_id at24c02_of_match[] = {{.compatible = "my,at24c02"},{}
};static const struct i2c_device_id at24c02_ids[] = {{ "xxxxyyy",	(kernel_ulong_t)NULL },{ /* END OF LIST */ }
};static struct i2c_driver at24c02_drv = {.driver = {.name = "myat24c02",.of_match_table = at24c02_of_match,},.probe = at24c02_probe,.remove = at24c02_remove,.id_table = at24c02_ids,
};/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init at24c02_init(void)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return i2c_add_driver(&at24c02_drv);return err;
}/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*     卸载platform_driver*/
static void __exit at24c02_exit(void)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);i2c_del_driver(&at24c02_drv);
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(at24c02_init);
module_exit(at24c02_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

四、应用程序编写

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>#define IOC_AT24C02_READ  100
#define IOC_AT24C02_WRITE 101/** at24c02_test /dev/myat24c02 r 10* at24c02_test /dev/myat24c02 w 10 123*/int main(int argc, char **argv)
{int fd;int buf[2];if ((argc != 4) && (argc != 5)){printf("Usage: %s <dev> r <addr>\n", argv[0]);printf("       %s <dev> w <addr> <val>\n", argv[0]);return -1;}fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd < 0){printf(" can not open %s\n", argv[1]);return -1;}if (argv[2][0] == 'r'){buf[0] = strtoul(argv[3], NULL, 0);ioctl(fd, IOC_AT24C02_READ, buf);printf("Read addr 0x%x, get data 0x%x\n", buf[0], buf[1]);}else{buf[0] = strtoul(argv[3], NULL, 0);buf[1] = strtoul(argv[4], NULL, 0);ioctl(fd, IOC_AT24C02_WRITE, buf);}return 0;
}

五、上机测试

装载驱动后进入/sys/bus/i2c/devices目录下找到我们自己编写的驱动程序：
在这里插入图片描述
进入0-0050目录使用cat命令查看具体信息：
在这里插入图片描述
根据信息可以得知驱动程序装载成功。

进行at24c02的读写操作：
在这里插入图片描述
读写测试通过。

总结

本篇文章主要讲解了i2C总线设备驱动模型编写AT24C02驱动程序，这里大家主要需要掌握的就是i2C总线设备驱动这个模型，只要掌握好了这个模型那么剩下的就是裸机的操作了。


http://www.ppmy.cn/news/252289.html

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