如果希望在用戶空間訪問我們寫的I2C設備驅動,最常用的做法就是為該I2C驅動編寫一套字符設備驅動,這樣,用戶空間則可以通過對字符設備驅動的訪問,間接地實現對I2C芯片寄存器的讀寫控制。下面,我們在前兩篇文章的代碼的基礎上,封裝一層字符設備驅動,並給出在用戶空間的使用示例。
1. 編寫字符設備驅動
關於字符設備驅動的編寫,我依然從實例應用的角度來展開描述,關於原理性的東西,網上有許多文章,可以搜索參考。
(1)首先,創建一個包含有cdev對象的結構體及對象,代表著本實例的字符設備對象。
- struct tvp5158_dev{
- struct cdev cdev;
- int major;
- struct semaphore semLock;
- };
- // global dev object
- struct tvp5158_dev g_tvp5158_dev;
cdev即字符設備對象,major為分配的字符設備主設備號,semaphore用於互斥,保護i2c讀寫過程。
(2)第二步,創建文件操作結構體對象
- struct file_operations tvp5158_dev_FileOps = {
- .owner = THIS_MODULE,
- .open = tvp5158_devOpen,
- .release = tvp5158_devRelease,
- .ioctl = tvp5158_devIoctl,
- };
我們把對I2C寄存器的讀寫操作放到 ioctl 命令中執行,不需要實現 read 和 write 函數,故這裡只實現文件的打開、釋放、以及 ioctl 操作。
(3) 實現設備打開和關閉函數
- static int tvp5158_devOpen(struct inode *inode, struct file *filp)
- {
- printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devOpen, %4d, %2d \n", major, minor);
- filp->private_data = NULL;
- return 0;
- }
- static int tvp5158_devRelease(struct inode *inode, struct file *filp)
- {
- printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devRelease");
- return 0;
- }
(4)實現 IOCTL 函數
這裡的ioctl 函數的實現很關鍵,是驅動層與用戶層交互的核心部分,這裡將會定義相關的I2C讀寫命令枚舉,並且調用前面文章中封裝好的I2C讀寫代碼。
- #define I2C_CMD_READ (0x01)
- #define I2C_CMD_WRITE (0x02)
- struct I2C_Param{
- uint8_t *reg;
- uint8_t *value;
- };
- static int tvp5158_devIoctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
- {
- uint8_t reg,data;
- struct I2C_Param param;
- down_interruptible(&g_tvp5158_dev.semLock);
- // get i2c param from userspace
- copy_from_user(¶m, (void *)arg, sizeof(param));
- switch(cmd){
- case I2C_CMD_WRITE:
- {
- copy_from_user(®, param.reg,sizeof(uint8_t));
- copy_from_user(&data,param.value,sizeof(uint8_t));
- tvp5158_i2c_write(&g_tvp5158_obj->client, reg, data);
- break;
- }
- case I2C_CMD_READ:
- {
- copy_from_user(®, param.reg,sizeof(uint8_t));
- tvp5158_i2c_read(&g_tvp5158_obj->client, reg, &data);
- copy_to_user(param.value,&data,sizeof(uint8_t));
- break;
- }
- default:
- break;
- }
- up(&g_tvp5158_dev.semLock);
- return 0;
- }
其中,I2C_Param是與用戶空間交互用的參數結構體,用戶空間必須定義相同的結構體以保證交互的正確性。g_tvp5158_obj 和 tvp5158_i2c_read/write 均為前面文章中定義的變量和函數。
(5)在__init 代碼中注冊本字符設備驅動
- static int __init tvp5158_i2c_init(void)
- {
- int result;
- dev_t dev = 0;
- result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, “tvp5158_dev”);
- if (result < 0) {
- printk(KERN_WARNING "I2C: can't get device major num \n");
- return result;
- }
- g_tvp5158_dev.major = MAJOR(dev);
- sema_init(&g_tvp5158_dev.semLock, 1);
- cdev_init(&g_tvp5158_dev.cdev, &tvp5158_dev_FileOps);
- g_tvp5158_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
- g_tvp5158_dev.cdev.ops = &tvp5158_dev_FileOps;
- cdev_add(&g_tvp5158_dev.cdev, dev, 1);
- return i2c_add_driver(&tvp5158_i2c_driver);;
- }
(6)在 __exit 代碼中注銷本字符設備驅動
- static void __exit tvp5158_i2c_exit(void)
- {
- dev_t devno = MKDEV(g_tvp5158_dev.major, 0);
- i2c_del_driver(&tvp5158_i2c_driver);
- cdev_del(&g_tvp5158_dev.cdev);
- unregister_chrdev_region(devno, 1);
- }
注意,本初始化代碼和逆初始化在第一篇文章中已經出現過,這裡補充完整了,將字符設備驅動的代碼添加進來了。
2. 用戶空間的使用方法
首先,編寫Makefile將驅動編譯成模塊,然後在用戶空間對生成的模塊(*.ko)進行加載(insmod),然後再 /dev 目錄下創建設備節點 /dev/tvp5158_dev ,最後,在用戶空間即可編寫測試代碼,打開該設備文件,通過 ioctl 命令進行訪問。
前面幾個步驟很容易,不再贅述,只給出最後在用戶空間的測試代碼示例。
- #include <stdio.h>
- int main()
- {
- int status;
- struct I2C_Param param;
- unit8_t reg = 0x08;
- unit8_t value = 0;
- int fd = open("/dev/tvp5158_dev", O_RDWR);
- if( fd < 0)
- {
- return -1;
- }
- param.reg = ®
- param.value = &value;
- status = ioctl(fd,I2C_CMD_READ,¶m);
- if( status < 0)
- {
- printf("read fail!\n");
- return -1;
- }
- printf("the 0x80 reg 's value = %d\n",value);
- close(fd);
- return 0;
- }
3. 總結
到此為止,Linux下的I2C設備驅動基本編寫過程已經講述完畢,以後凡是拿到新的芯片,需要在Linux下讀寫I2C寄存器,均可參考本系列的代碼進行編寫。當然,這裡只是講述了I2C設備驅動編寫的一些最基本的方法,關於I2C設備驅動的原理部分並沒有涉及,希望自己以後更加深入地了解了Linux設備驅動原理後再進一步闡述。