基于IIC驅動框架的AP3216芯片設計

1、AP3216簡介

AP3216C 芯片集成了光強傳感器（ ALS: Ambient Light Sensor），接近傳感器（ PS: Proximity Sensor），還有一個紅外 LED（ IR LED）。

這個芯片設計的用途是給手機之類的使用，比如：返回當前環(huán)境光強以便調整屏幕亮度；用戶接聽電話時，將手機放置在耳邊后，自動關閉屏幕避免用戶誤觸碰 。

該芯片通過 I2C 接口與主控制器相連， 如：

2、IIC驅動簡介

Linux下IIC有兩種驅動方式：一種是按照字符設備驅動方式來驅動IIC；另一種是走Linux下IIC的框架。按照字符設備驅動的方式可以查閱這一篇文章：Linux IIC 字符設備 驅動例子。

這里我們了解學習一下第二種方式，因為找到的AP3216的驅動就是基于IIC驅動框架的，哈哈。

整個IIC的驅動框架相關代碼在driversi2c中，包含的內容有：

IIC驅動框架圖如（圖片來源于網(wǎng)絡，鏈接見文末參考資料）：

IIC驅動框架可大體分為兩大部分：

① ?I2C 總線驅動：SOC 的 I2C 控制器驅動，也叫做 I2C 適配器驅動。

② ?I2C 設備驅動：針對具體的 I2C 設備而編寫的驅動。

其中，訪問抽象層與I2C核心層數(shù)據(jù)I2C 總線驅動部分；driver驅動層屬于I2C設備驅動部分。

上面框圖對應的代碼調用層次圖如：

下面的AP3216驅動可以對照這張圖來看看。

4、AP3216實驗

我們使用設備樹來描述AP3216設備信息，首先我們沒有在設備樹中添加AP3216相關節(jié)點時，我們系統(tǒng)的I2C設備如：

添加I2C pinctrl，板子上AP3216接的是I2C1：

配置寄存器的值都設為0x4001b8b0，這一段是什么意思我們在什么是Pinctrl子系統(tǒng)及GPIO子系統(tǒng)？這篇筆記中也有寫到，就是幾個寄存器及其配置。

接下來在i2c1節(jié)點下添加ap3216節(jié)點：

編譯設備樹，傳到開發(fā)板上，重啟。此時我們系統(tǒng)的I2C設備有：

可見，新增的AP3216 I2C設備名就是我們設備樹里設置的。

下面編寫AP3216驅動（以下代碼來源于網(wǎng)絡）：

ap3216.c：

#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?"ap3216creg.h"
/***************************************************************
文件名??:?ap3216c.c
描述?????:?AP3216C驅動程序
***************************************************************/
#define?AP3216C_CNT?1
#define?AP3216C_NAME?"ap3216c"
?
struct?ap3216c_dev?{
?dev_t?devid;???/*?設備號???*/
?struct?cdev?cdev;??/*?cdev??*/
?struct?class?*class;?/*?類???*/
?struct?device?*device;?/*?設備???*/
?struct?device_node?*nd;?/*?設備節(jié)點?*/
?int?major;???/*?主設備號?*/
?void?*private_data;?/*?私有數(shù)據(jù)?*/
?unsigned?short?ir,?als,?ps;??/*?三個光傳感器數(shù)據(jù)?*/
};
?
static?struct?ap3216c_dev?ap3216cdev;
?
/*
?*?@description?:?從ap3216c讀取多個寄存器數(shù)據(jù)
?*?@param?-?dev:??ap3216c設備
?*?@param?-?reg:??要讀取的寄存器首地址
?*?@param?-?val:??讀取到的數(shù)據(jù)
?*?@param?-?len:??要讀取的數(shù)據(jù)長度
?*?@return???:?操作結果
?*/
static?int?ap3216c_read_regs(struct?ap3216c_dev?*dev,?u8?reg,?void?*val,?int?len)
{
?int?ret;
?struct?i2c_msg?msg[2];
?struct?i2c_client?*client?=?(struct?i2c_client?*)dev->private_data;
?
?/*?msg[0]為發(fā)送要讀取的首地址?*/
?msg[0].addr?=?client->addr;???/*?ap3216c地址?*/
?msg[0].flags?=?0;?????/*?標記為發(fā)送數(shù)據(jù)?*/
?msg[0].buf?=???????/*?讀取的首地址?*/
?msg[0].len?=?1;??????/*?reg長度*/
?
?/*?msg[1]讀取數(shù)據(jù)?*/
?msg[1].addr?=?client->addr;???/*?ap3216c地址?*/
?msg[1].flags?=?I2C_M_RD;???/*?標記為讀取數(shù)據(jù)*/
?msg[1].buf?=?val;?????/*?讀取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?*/
?msg[1].len?=?len;?????/*?要讀取的數(shù)據(jù)長度*/
?
?ret?=?i2c_transfer(client->adapter,?msg,?2);
?if(ret?==?2)?{
??ret?=?0;
?}?else?{
??printk("i2c?rd?failed=%d?reg=%06x?len=%d
",ret,?reg,?len);
??ret?=?-EREMOTEIO;
?}
?return?ret;
}
?
/*
?*?@description?:?向ap3216c多個寄存器寫入數(shù)據(jù)
?*?@param?-?dev:??ap3216c設備
?*?@param?-?reg:??要寫入的寄存器首地址
?*?@param?-?val:??要寫入的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
?*?@param?-?len:??要寫入的數(shù)據(jù)長度
?*?@return????:???操作結果
?*/
static?s32?ap3216c_write_regs(struct?ap3216c_dev?*dev,?u8?reg,?u8?*buf,?u8?len)
{
?u8?b[256];
?struct?i2c_msg?msg;
?struct?i2c_client?*client?=?(struct?i2c_client?*)dev->private_data;
?
?b[0]?=?reg;?????/*?寄存器首地址?*/
?memcpy(&b[1],buf,len);??/*?將要寫入的數(shù)據(jù)拷貝到數(shù)組b里面?*/
??
?msg.addr?=?client->addr;?/*?ap3216c地址?*/
?msg.flags?=?0;????/*?標記為寫數(shù)據(jù)?*/
?
?msg.buf?=?b;????/*?要寫入的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?*/
?msg.len?=?len?+?1;???/*?要寫入的數(shù)據(jù)長度?*/
?
?return?i2c_transfer(client->adapter,?&msg,?1);
}
?
/*
?*?@description?:?讀取ap3216c指定寄存器值，讀取一個寄存器
?*?@param?-?dev:??ap3216c設備
?*?@param?-?reg:??要讀取的寄存器
?*?@return????:???讀取到的寄存器值
?*/
static?unsigned?char?ap3216c_read_reg(struct?ap3216c_dev?*dev,?u8?reg)
{
?u8?data?=?0;
?
?ap3216c_read_regs(dev,?reg,?&data,?1);
?return?data;
?
#if?0
?struct?i2c_client?*client?=?(struct?i2c_client?*)dev->private_data;
?return?i2c_smbus_read_byte_data(client,?reg);
#endif
}
?
/*
?*?@description?:?向ap3216c指定寄存器寫入指定的值，寫一個寄存器
?*?@param?-?dev:??ap3216c設備
?*?@param?-?reg:??要寫的寄存器
?*?@param?-?data:?要寫入的值
?*?@return???:????無
?*/
static?void?ap3216c_write_reg(struct?ap3216c_dev?*dev,?u8?reg,?u8?data)
{
?u8?buf?=?0;
?buf?=?data;
?ap3216c_write_regs(dev,?reg,?&buf,?1);
}
?
/*
?*?@description :?讀取AP3216C的數(shù)據(jù)，讀取原始數(shù)據(jù)，包括ALS,PS和IR, 注意！
?*????:?如果同時打開ALS,IR+PS的話兩次數(shù)據(jù)讀取的時間間隔要大于112.5ms
?*?@param?-?ir?:?ir數(shù)據(jù)
?*?@param?-?ps??:?ps數(shù)據(jù)
?*?@param?-?ps??:?als數(shù)據(jù)?
?*?@return ??:?無。
?*/
void?ap3216c_readdata(struct?ap3216c_dev?*dev)
{
?unsigned?char?i?=0;
????unsigned?char?buf[6];
?
?/*?循環(huán)讀取所有傳感器數(shù)據(jù)?*/
????for(i?=?0;?i?ir?=?0;?????
?else?????/*?讀取IR傳感器的數(shù)據(jù)?????*/
??dev->ir?=?((unsigned?short)buf[1]?<als?=?((unsigned?short)buf[3]?<ps?=?0;?????????????????
?else?????/*?讀取PS傳感器的數(shù)據(jù)????*/
??dev->ps?=?((unsigned?short)(buf[5]?&?0X3F)?<private_data?=?&ap3216cdev;
?
?/*?初始化AP3216C?*/
?ap3216c_write_reg(&ap3216cdev,?AP3216C_SYSTEMCONG,?0x04);??/*?復位AP3216C????*/
?mdelay(50);??????????????/*?AP3216C復位最少10ms??*/
?ap3216c_write_reg(&ap3216cdev,?AP3216C_SYSTEMCONG,?0X03);??/*?開啟ALS、PS+IR???*/
?return?0;
}
?
/*
?*?@description??:?從設備讀取數(shù)據(jù)?
?*?@param?-?filp??:?要打開的設備文件(文件描述符)
?*?@param?-?buf??:?返回給用戶空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
?*?@param?-?cnt??:?要讀取的數(shù)據(jù)長度
?*?@param?-?offt??:?相對于文件首地址的偏移
?*?@return????:?讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負值，表示讀取失敗
?*/
static?ssize_t?ap3216c_read(struct?file?*filp,?char?__user?*buf,?size_t?cnt,?loff_t?*off)
{
?short?data[3];
?long?err?=?0;
?
?struct?ap3216c_dev?*dev?=?(struct?ap3216c_dev?*)filp->private_data;
?
?ap3216c_readdata(dev);
?
?data[0]?=?dev->ir;
?data[1]?=?dev->als;
?data[2]?=?dev->ps;
?err?=?copy_to_user(buf,?data,?sizeof(data));
?return?0;
}
?
/*
?*?@description??:?關閉/釋放設備
?*?@param?-?filp??:?要關閉的設備文件(文件描述符)
?*?@return????:?0?成功;其他?失敗
?*/
static?int?ap3216c_release(struct?inode?*inode,?struct?file?*filp)
{
?return?0;
}
?
/*?AP3216C操作函數(shù)?*/
static?const?struct?file_operations?ap3216c_ops?=?{
?.owner?=?THIS_MODULE,
?.open?=?ap3216c_open,
?.read?=?ap3216c_read,
?.release?=?ap3216c_release,
};
?
?/*
??*?@description?????:?i2c驅動的probe函數(shù)，當驅動與
??*????????????????????設備匹配以后此函數(shù)就會執(zhí)行
??*?@param?-?client??:?i2c設備
??*?@param?-?id??????:?i2c設備ID
??*?@return??????????:?0，成功;其他負值,失敗
??*/
static?int?ap3216c_probe(struct?i2c_client?*client,?const?struct?i2c_device_id?*id)
{
?/*?1、構建設備號?*/
?if?(ap3216cdev.major)?{
??ap3216cdev.devid?=?MKDEV(ap3216cdev.major,?0);
??register_chrdev_region(ap3216cdev.devid,?AP3216C_CNT,?AP3216C_NAME);
?}?else?{
??alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid,?0,?AP3216C_CNT,?AP3216C_NAME);
??ap3216cdev.major?=?MAJOR(ap3216cdev.devid);
?}
?
?/*?2、注冊設備?*/
?cdev_init(&ap3216cdev.cdev,?&ap3216c_ops);
?cdev_add(&ap3216cdev.cdev,?ap3216cdev.devid,?AP3216C_CNT);
?
?/*?3、創(chuàng)建類?*/
?ap3216cdev.class?=?class_create(THIS_MODULE,?AP3216C_NAME);
?if?(IS_ERR(ap3216cdev.class))?{
??return?PTR_ERR(ap3216cdev.class);
?}
?
?/*?4、創(chuàng)建設備?*/
?ap3216cdev.device?=?device_create(ap3216cdev.class,?NULL,?ap3216cdev.devid,?NULL,?AP3216C_NAME);
?if?(IS_ERR(ap3216cdev.device))?{
??return?PTR_ERR(ap3216cdev.device);
?}
?
?ap3216cdev.private_data?=?client;
?
?return?0;
}
?
/*
?*?@description?????:?i2c驅動的remove函數(shù)，移除i2c驅動的時候此函數(shù)會執(zhí)行
?*?@param?-?client??:?i2c設備
?*?@return??????????:?0，成功;其他負值,失敗
?*/
static?int?ap3216c_remove(struct?i2c_client?*client)
{
?/*?刪除設備?*/
?cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
?unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid,?AP3216C_CNT);
?
?/*?注銷掉類和設備?*/
?device_destroy(ap3216cdev.class,?ap3216cdev.devid);
?class_destroy(ap3216cdev.class);
?return?0;
}
?
/*?傳統(tǒng)匹配方式ID列表?*/
static?const?struct?i2c_device_id?ap3216c_id[]?=?{
?{"iot,ap3216c",?0},??
?{}
};
?
/*?設備樹匹配列表?*/
static?const?struct?of_device_id?ap3216c_of_match[]?=?{
?{?.compatible?=?"iot,ap3216c"?},
?{?/*?Sentinel?*/?}
};
?
/*?i2c驅動結構體?*/?
static?struct?i2c_driver?ap3216c_driver?=?{
?.probe?=?ap3216c_probe,
?.remove?=?ap3216c_remove,
?.driver?=?{
???.owner?=?THIS_MODULE,
??????.name?=?"ap3216c",
??????.of_match_table?=?ap3216c_of_match,?
?????},
?.id_table?=?ap3216c_id,
};
?????
/*
?*?@description?:?驅動入口函數(shù)
?*?@param???:?無
?*?@return???:?無
?*/
static?int?__init?ap3216c_init(void)
{
?int?ret?=?0;
?
?ret?=?i2c_add_driver(&ap3216c_driver);
?return?ret;
}
?
/*
?*?@description?:?驅動出口函數(shù)
?*?@param???:?無
?*?@return???:?無
?*/
static?void?__exit?ap3216c_exit(void)
{
?i2c_del_driver(&ap3216c_driver);
}
?
/*?module_i2c_driver(ap3216c_driver)?*/
?
module_init(ap3216c_init);
module_exit(ap3216c_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("pjw");

驅動詳解可查閱注釋及配合上訴的I2C驅動框架的框圖及數(shù)據(jù)手冊理解。

ap3216creg.h：

#ifndef?AP3216C_H
#define?AP3216C_H
/***************************************************************
文件名??:?ap3216creg.h
描述?????:?AP3216C寄存器地址描述頭文件
***************************************************************/
#define?AP3216C_ADDR?????0X1E?/*?AP3216C器件地址??*/
/*?AP3316C寄存器?*/
#define?AP3216C_SYSTEMCONG?0x00?/*?配置寄存器???????*/
#define?AP3216C_INTSTATUS?0X01?/*?中斷狀態(tài)寄存器???*/
#define?AP3216C_INTCLEAR?0X02?/*?中斷清除寄存器???*/
#define?AP3216C_IRDATALOW?0x0A?/*?IR數(shù)據(jù)低字節(jié)?????*/
#define?AP3216C_IRDATAHIGH?0x0B?/*?IR數(shù)據(jù)高字節(jié)?????*/
#define?AP3216C_ALSDATALOW?0x0C?/*?ALS數(shù)據(jù)低字節(jié)????*/
#define?AP3216C_ALSDATAHIGH?0X0D?/*?ALS數(shù)據(jù)高字節(jié)????*/
#define?AP3216C_PSDATALOW?0X0E?/*?PS數(shù)據(jù)低字節(jié)?????*/
#define?AP3216C_PSDATAHIGH?0X0F?/*?PS數(shù)據(jù)高字節(jié)?????*/
#endif

ap3216應用：

ap3216cApp.c：

#include?"stdio.h"
#include?"unistd.h"
#include?"sys/types.h"
#include?"sys/stat.h"
#include?"sys/ioctl.h"
#include?"fcntl.h"
#include?"stdlib.h"
#include?"string.h"
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
/***************************************************************
文件名??:?ap3216cApp.c
描述?????: ap3216c設備測試APP。
使用方法??：./ap3216cApp /dev/ap3216c
***************************************************************/
?
/*
?*?@description??:?main主程序
?*?@param?-?argc??:?argv數(shù)組元素個數(shù)
?*?@param?-?argv??:?具體參數(shù)
?*?@return????:?0?成功;其他?失敗
?*/
int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
?int?fd;
?char?*filename;
?unsigned?short?databuf[3];
?unsigned?short?ir,?als,?ps;
?int?ret?=?0;
?
?if?(argc?!=?2)?{
??printf("Error?Usage!
");
??return?-1;
?}
?
?filename?=?argv[1];
?fd?=?open(filename,?O_RDWR);
?if(fd?

	編寫Makefile，從之前的文章拷貝過來修改：
KERN_DIR?=?/home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88

all:
?make?-C?$(KERN_DIR)?M=`pwd`?modules?
?$(CROSS_COMPILE)gcc?-o?ap3216cApp?ap3216cApp.c?

clean:
?make?-C?$(KERN_DIR)?M=`pwd`?modules?clean
?rm?-rf?modules.order
?rm?-f?ap3216cApp

#?參考內核源碼drivers/char/ipmi/Makefile
#?要想把a.c,?b.c編譯成ab.ko,?可以這樣指定:
#?ab-y?:=?a.o?b.o
#?obj-m?+=?ab.o

obj-m?+=?ap3216.o


	編譯得到ap3216.ko及ap3216cApp，傳到板子上運行：

	

	以上就是本次的實驗分享，如果文章對你有幫助，歡迎轉發(fā)，謝謝！

	編輯：黃飛

	?