Linux驅(qū)動開發(fā)-編寫PCF8591(ADC)芯片驅(qū)動

【摘要】 PCF8591是一個IIC總線接口的ADC/DAC轉(zhuǎn)換芯片，功能比較強大，這篇文章就介紹在Linux系統(tǒng)里如何編寫一個PCF8591的驅(qū)動，完成ADC數(shù)據(jù)采集，DAC數(shù)據(jù)輸出。

1. PCF8591介紹

PCF8591是一個IIC總線接口的ADC/DAC轉(zhuǎn)換芯片，功能比較強大，這篇文章就介紹在Linux系統(tǒng)里如何編寫一個PCF8591的驅(qū)動，完成ADC數(shù)據(jù)采集，DAC數(shù)據(jù)輸出。

下面是PCF8591的官方介紹-摘自中文手冊:

PCF8591是具有I2C總線接口的8位A/D及D/A轉(zhuǎn)換器。有4路A/D轉(zhuǎn)換輸入，1路D/A模擬輸出。這就是說，它既可以作A/D轉(zhuǎn)換也可以作D/A轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換為逐次比較型。

PCF8591采用典型的I2C總線接口器件尋址方法，即總線地址由器件地址、引腳地址和方向位組成。飛利蒲公司規(guī)定A/D器件地址為1001。引腳地址為A2A1A0，其值由用戶選擇，因此I2C系統(tǒng)中最多可接8個具有I2C總線接口的A/D器件。地址的最后一位為方向位R/W，當主控器對A/D器件進行讀操作時為1，進行寫操作時為0?？偩€操作時，由器件地址、引腳地址和方向位組成的從地址為主控器發(fā)送的第一字節(jié)。

2. 硬件環(huán)境介紹

當前的開發(fā)板采用友善之臂Tiny4412開發(fā)板，采用三星的exynos-4412芯片，下面是開發(fā)板與PCF8591的硬件連線圖：

下面是PCF8591的原理圖，介紹了每個引腳詳細功能:

3. 驅(qū)動案例代碼

下面是PCF8591的驅(qū)動代碼，采用IIC子系統(tǒng)框架編程，驅(qū)動代碼分為設備端、驅(qū)動端兩部分。

驅(qū)動框架采用雜項字符設備完成注冊，給應用層提供訪問的設備節(jié)點，詳細的說明在代碼路寫了完整的注釋。

3.1 驅(qū)動端代碼

#include 
#include 
#include 
#include 
#include   /*注冊中斷相關(guān)*/
#include  		  /*中斷邊沿類型定義*/
#include  	  /*中斷IO口定義*/
#include   /*工作隊列相關(guān)*/
#include       /*互斥信號量頭文件*/
#include 
#include  /*雜項設備相關(guān)結(jié)構(gòu)體*/
#include          /*文件操作集合頭文件*/
#include     /*使用copy_to_user和copy_from_user*/

#define AIN0 0x40
#define AIN1 0x41
#define AIN2 0x42
#define AIN3 0x43

static struct i2c_client *PCF8591_client; /*IIC設備總線*/

/*讀取PCF8591  ADC數(shù)據(jù)*/
unsigned char PCF8591_ReadADC(unsigned char ch)
{
	return i2c_smbus_read_byte_data(PCF8591_client,ch); 
}
static int PCF8591_open(struct inode *my_inode, struct file *my_file)
{
	return 0;
}

static ssize_t PCF8591_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t my_len, loff_t * my_loff)
{
	unsigned char data=PCF8591_ReadADC(AIN0);
	copy_to_user(buf,&data,1);
	
	data=PCF8591_ReadADC(AIN1);
	printk("1:%d\r\n",data);
	data=PCF8591_ReadADC(AIN2);
	printk("2:%d\r\n",data);
	data=PCF8591_ReadADC(AIN3);
	printk("3:%d\r\n",data);
	return 0;
}
static  ssize_t PCF8591_write(struct file *my_file, const char __user *buf, size_t my_len, loff_t *my_loff)
{
	//DAC輸出
	i2c_smbus_write_byte_data(PCF8591_client,0x40,100);
	return 0;
}
static int  PCF8591_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file)
{
	return 0;
}
/*定義一個文件操作集合結(jié)構(gòu)體*/
static struct file_operations ops_PCF8591={
   .owner = THIS_MODULE,
   .read=PCF8591_read,       /*讀函數(shù)-被應用層read函數(shù)調(diào)用*/
   .write=PCF8591_write,     /*寫函數(shù)-被應用層write函數(shù)調(diào)用*/
   .open=PCF8591_open,       /*打開函數(shù)-被應用層open函數(shù)調(diào)用*/
   .release=PCF8591_release, /*釋放函數(shù)*/
};

/*定義一個雜項設備結(jié)構(gòu)體*/
static struct miscdevice misce_PCF8591={
	.minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, /*自動分配次設備號*/
	.name = "Tiny4412_PCF8591",  			/*名稱  在dev/目錄下邊可以找到*/
	.fops = &ops_PCF8591, 			/*文件操作集合*/
};

static int i2c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *device_id)//匹配成功時調(diào)用
{
	PCF8591_client=client;
	printk("<1>""驅(qū)動端IIC匹配的地址=0x%x\n",client->addr);
	
	/* 檢測適配器是否支持smbus字節(jié)讀寫函數(shù) */
    if(i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA)) 
	{
		printk("適配器支持smbus字節(jié)讀寫函數(shù)\n");
	}
	
	/*注冊*/
	misc_register(&misce_PCF8591);
	return 0;
}
static int i2c_remove(struct i2c_client *client)
{
	misc_deregister(&misce_PCF8591);/*注銷*/
	printk("i2c_驅(qū)動端卸載成功!!!\n");
	return 0;
}

/*
IIC驅(qū)動端
*/
static const struct i2c_device_id i2c_id[] =
{
	{"Tiny4412_PCF8591",0},//設備端的名字為"my_PCF8591",后面的表示需要私有數(shù)據(jù)
	{}
};

struct i2c_driver i2c_drv =
{
	.driver=
	{
		.name = "PCF8591",   
		.owner = THIS_MODULE,
	},	
	.probe = i2c_probe,
	.remove = i2c_remove,
	.id_table = i2c_id,
};
static int __init i2c_drv_init(void)
{
	i2c_add_driver(&i2c_drv);//向iic總線注冊一個驅(qū)動
	return 0;
}

static void __exit i2c_drv_exit(void)//平臺設備端的出口函數(shù)
{
	i2c_del_driver(&i2c_drv);
}

module_init(i2c_drv_init);
module_exit(i2c_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 設備端代碼

#include 
#include 
#include 
#include 

/*獲取總線*/
struct i2c_adapter *i2c_adap;  //獲取到的總線存放在這個結(jié)構(gòu)體
static struct i2c_client *i2cClient = NULL;

//PCF8591固定地址 b1001
//PCF8591硬件地址 b000
//組合:b1001000 = 0x48
//注意:IIC標準地址是7位
static unsigned short const i2c_addr_list[] = 
{ 
	0x48, I2C_CLIENT_END
};//地址隊列
static int __init i2c_dev_init(void)
{
	struct i2c_board_info i2c_info;//設備描述結(jié)構(gòu)體，里面存放著欲設備的名字還有地址
	i2c_adap = i2c_get_adapter(0); //獲取0號總線
	if(i2c_adap==NULL)
	{
		printk("PCF8591--II總線0 獲取失敗!!\n");
	}
	
	memset(&i2c_info,0,sizeof(struct i2c_board_info));//把設備描述結(jié)構(gòu)體清空結(jié)構(gòu)體清空
	strlcpy(i2c_info.type,"Tiny4412_PCF8591",I2C_NAME_SIZE);//把設備的名字賦值給i2c_info
	
	i2cClient = i2c_new_probed_device(i2c_adap,&i2c_info,i2c_addr_list,NULL);
	if(i2cClient==NULL)
	{
		printk("PCF8591 0x%x:地址不可用!!\n",i2c_addr_list[0]);
	}
	i2c_put_adapter(i2c_adap);
	printk("PCF8591_dev_init初始化成功!!\n");
	return 0;
}
static void __exit i2c_dev_exit(void)//平臺設備端的出口函數(shù)
{
	/*注銷設備*/
	i2c_unregister_device(i2cClient);
	i2c_release_client(i2cClient);
	printk("PCF8591_dev_exit ok!!\n");
}

module_init(i2c_dev_init);
module_exit(i2c_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.3 應用層代碼

#include 
#include 
#include 
#include 
/*
PCF8591 應用層測試代碼
*/
int main(int argc,char **argv)
{
	unsigned char data=0;
    int fp;
	float tmp; //  tmp=5.34v   0.34
	int a;
	int b;	
	fp=open("/dev/Tiny4412_PCF8591",O_RDWR);
	if(fp<0)      /*判斷文件是否打開成功*/
	{
		printf("PCF8591 driver open error!\n");
		return -1;
	}
	while(1)
	{
		read(fp,&data,1);
		write(fp,&data,1);
		printf("ADC1=%d\n",data);
		tmp=(float)data*(5.0/255); //電壓= 采集的數(shù)字量*(參考電壓/分辨率);
		a=tmp;  //a=5  tmp=5.3
		b=(int)((tmp-a)*1000);    //b=0.34
		printf("ADC1=%d.%dV\r\n",(int)a,(int)b);  
		sleep(1);
	}
	close(fp);
	return 0;
}