用戶空間訪問I2C設備驅(qū)動

昵稱15515903 2014-08-15

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用戶空間訪問I2C設備驅(qū)動

關于Linux下如何編寫芯片的I2C驅(qū)動,，本系列第一篇文章《手把手教你寫Linux I2C設備驅(qū)動》對編寫I2C Client 設備驅(qū)動的關鍵代碼給出了初步的講述和示例,，第二篇文章《Linux下讀寫芯片的I2C寄存器》對于具體如何在驅(qū)動層封裝讀寫芯片I2C寄存器也進行了詳細的描述,，這兩篇文章的代碼整合到一起,，就構(gòu)成了I2C設備驅(qū)動的主要部分,，本文則致力于將該驅(qū)動進一步封裝,，為用戶空間提供訪問的接口,。

如果希望在用戶空間訪問我們寫的I2C設備驅(qū)動,，最常用的做法就是為該I2C驅(qū)動編寫一套字符設備驅(qū)動,，這樣，用戶空間則可以通過對字符設備驅(qū)動的訪問,，間接地實現(xiàn)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(qū)動,，并給出在用戶空間的使用示例。

1. 編寫字符設備驅(qū)動

關于字符設備驅(qū)動的編寫,，我依然從實例應用的角度來展開描述,，關于原理性的東西，網(wǎng)上有許多文章，可以搜索參考,。

（1）首先,，創(chuàng)建一個包含有cdev對象的結(jié)構(gòu)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用于互斥,，保護i2c讀寫過程,。

（2）第二步，創(chuàng)建文件操作結(jié)構(gòu)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(zhí)行,，不需要實現(xiàn) read 和 write 函數(shù),，故這里只實現(xiàn)文件的打開、釋放,、以及 ioctl 操作,。

（3）實現(xiàn)設備打開和關閉函數(shù)

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(xiàn) IOCTL 函數(shù)

這里的ioctl 函數(shù)的實現(xiàn)很關鍵，是驅(qū)動層與用戶層交互的核心部分,，這里將會定義相關的I2C讀寫命令枚舉,，并且調(diào)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(&param, (void *)arg, sizeof(param));  
      
    switch(cmd){  
    case I2C_CMD_WRITE:  
        {  
            copy_from_user(&reg, 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(&reg, 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(shù)結(jié)構(gòu)體,，用戶空間必須定義相同的結(jié)構(gòu)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(shù),。

（5）在__init 代碼中注冊本字符設備驅(qū)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(qū)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(jīng)出現(xiàn)過，這里補充完整了,，將字符設備驅(qū)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(qū)動編譯成模塊,，然后在用戶空間對生成的模塊(*.ko)進行加載（insmod）,，然后再 /dev 目錄下創(chuàng)建設備節(jié)點 /dev/tvp5158_dev ，最后,，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,。

上面這個過程示例如下：

// 假設生成的模塊.ko名稱為 tvp5158.ko 
第一步：insmod tvp5158.ko 
 
// 假設上面tvp5158_i2c_init函數(shù)中 g_tvp5158_dev.major 的值為 74 
第二步：mknod /dev/tvp5158_dev c 74 0

下面給出最后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    = &reg;  
    param.value  = &value;  
    status = ioctl(fd,I2C_CMD_READ,&param);  
    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(jié)

到此為止，Linux下的I2C設備驅(qū)動基本編寫過程已經(jīng)講述完畢,，以后凡是拿到新的芯片,，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,，這里只是講述了I2C設備驅(qū)動編寫的一些最基本的方法，關于I2C設備驅(qū)動的原理部分并沒有涉及,，希望自己以后更加深入地了解了Linux設備驅(qū)動原理后再進一步闡述,。本文希望對初學者有所幫助，文中有什么講述不正確的地方,，歡迎留言或者來信[email protected]交流,。

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