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。
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。
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：
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:
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：
进入0-0050目录使用cat命令查看具体信息：
根据信息可以得知驱动程序装载成功。
进行at24c02的读写操作：
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。
