linux下编写I2C驱动与stm32通信（一）

最近做一个IPC的项目，其中用了海思的一套解决方案，用Hi3518e作为主芯片，上面搭载嵌入式linux系统。由于可行性验证阶段，没有做芯片级，而是先从系统级做起，用了一块已经移植好linux系统，带有网络文件系统服务的板子，该板子是专用于rtsp视频传输的，预留的引脚是在太少，只有两个用于IRCUT的引脚，而我们不仅仅需要rtsp服务，还需要在rtsp视频流中加入九轴陀螺仪的数据一起提供给上位机解析，只得再加一块stm32板子，用IRCUT的两个GPIO口模拟I2C与stm32通信，将与九轴陀螺仪通信以及控制LED亮度和电机控制等工作留给stm32，Hi3518从上位机接收命令传递给stm32，stm32获取九轴陀螺仪数据给Hi3518

由于I2C对时序的严格要求，而linux是一个多任务操作系统，在应用层无法满足严格的时序要求，只得在驱动层做。

1.将寄存器做相应的宏定义，包含相应的头文件，定义用户的数据结构体

[html] view plain copy

1. #include <linux/module.h>  
2. #include <linux/errno.h>  
3. #include <linux/miscdevice.h>  
4. #include <linux/fcntl.h>  
5.   
6. #include <linux/init.h>  
7. #include <linux/delay.h>  
8. #include <linux/proc_fs.h>  
9. #include <linux/workqueue.h>  
10.   
11. #include <asm/uaccess.h>  
12. #include <asm/system.h>  
13. #include <asm/io.h>  

[html] view plain copy

1. typedef struct I2C_DATA_S  
2. {  
3. <span style="white-space:pre">    </span>unsigned char<span style="white-space:pre">  </span>dev_addr;  
4. <span style="white-space:pre">    </span>unsigned int <span style="white-space:pre">  </span>reg_addr;  
5. <span style="white-space:pre">    </span>unsigned int <span style="white-space:pre">  </span>addr_byte_num;  
6. <span style="white-space:pre">    </span>unsigned int <span style="white-space:pre">  </span>data;  
7.   <span style="white-space:pre"> </span>unsigned int <span style="white-space:pre">  </span>data_byte_num;  
8. }I2C_DATA_S;  

[html] view plain copy

1. #define GPIO_0_BASE 0x20180000  
2.   
3. #define SCL                 (1 << 6)    /* GPIO 4_6 */  
4. #define SDA                 (1 << 7)    /* GPIO 4_7 */  
5. #define GPIO_I2C_SCL_REG    IO_ADDRESS(GPIO_0_BASE + 0x400)  
6. #define GPIO_I2C_SDA_REG    IO_ADDRESS(GPIO_0_BASE + 0x200  
7. #define GPIO_I2C_SCLSDA_REG   IO_ADDRESS(GPIO_0_BASE + 0x600)<strong>  
8. </strong>  

2.按照linux miscdevice驱动开发的一般流程：定义相应的数据结构

[html] view plain copy

1. static struct file_operations gpioi2c_fops = {  
2.     .owner      = THIS_MODULE,  
3.     .unlocked_ioctl   = gpioi2c_ioctl,   
4.     .open       = gpioi2c_open,  
5.     .release    = gpioi2c_close  
6. };  
7.   
8.   
9. static struct miscdevice gpioi2c_dev = {  
10.    .minor       = MISC_DYNAMIC_MINOR, //动态分配次设备号  
11.    .name        = "gpioi2c_ex",       //驱动名字  
12.    .fops    = &gpioi2c_fops,                  //文件操作  
13. };  

3.编写模块的入口函数（init）和出口函数（exit）

[csharp] view plain copy

1. static int __init gpio_i2c_init(void)  
2. {  
3.     int ret;  

[csharp] view plain copy

1. //把内存映射到CPU空间，可直接操作GPIO寄存器组，返回的线性地址指向，<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">由于Hi3518e的GPIO寄存器占用64K字节，故申请映射时使用0x10000作为参数</span>  

[csharp] view plain copy

1. <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><span style="white-space:pre"> </span>reg_gpio0_base_va = ioremap_nocache((unsigned long)GPIO_0_BASE, (unsigned long)0x10000); ret = misc_register(&gpioi2c_dev); //注册设备</span>  

[csharp] view plain copy

1. <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><span style="white-space:pre"> </span> if(0 != ret)</span>  

[csharp] view plain copy

1. <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><span style="white-space:pre">     </span> return -1;</span>  

[csharp] view plain copy

1. i2c_set(SCL | SDA);  

[csharp] view plain copy

1.     return 0;  
2. }  
3.   
4. static void __exit gpio_i2c_exit(void)  
5. {  
6.     iounmap((void*)reg_gpio0_base_va); //取消映射  
7.     misc_deregister(&gpioi2c_dev);  //将注册时申请的资源释放  
8. }  

[csharp] view plain copy

1. module_init(gpio_i2c_init); //声明入口函数，模块被insmod时会自动调用gpio_i2c_init  
2. module_exit(gpio_i2c_exit); //声明出口函数，模块被rmmod时会自动调用gpio_i2c_exit  

4.编写unlock_ioctl，open，close函数

[cpp] view plain copy

1. long gpioi2c_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
2. {  
3.     I2C_DATA_S __user *argp = (I2C_DATA_S __user*)arg;  
4.     unsigned char      device_addr;  
5.     unsigned short     reg_addr;  
6.     unsigned short     reg_val;  
7.         unsigned int       addr_len;  
8.         unsigned int       data_len;  
9.   
10.     switch(cmd)  
11.     {  
12.        case GPIO_I2C_READ:  
13.              device_addr =  argp->dev_addr;  
14.              reg_addr    =  argp->reg_addr;  
15.              addr_len    =  argp->addr_byte_num;  
16.              data_len    =  argp->data_byte_num;  
17.   
18.         reg_val = gpio_i2c_read_ex(device_addr, reg_addr, addr_len, data_len);  
19.         argp->data = reg_val ;  
20.         break;  
21.   
22.       case GPIO_I2C_WRITE:  
23.          device_addr =  argp->dev_addr;  
24.              reg_addr    =  argp->reg_addr;  
25.              addr_len    =  argp->addr_byte_num;  
26.              data_len    =  argp->data_byte_num;  
27.              reg_val     =  argp->data;  
28.          gpio_i2c_write_ex(device_addr, reg_addr, addr_len, reg_val, data_len);  
29.          break;  
30.   
31.       default:  
32.         return -1;  
33.     }  
34.     return 0;  
35. }  
36.   
37. int gpioi2c_open(struct inode * inode, struct file * file)  
38. {  
39.     return 0;  
40. }  
41. int gpioi2c_close(struct inode * inode, struct file * file)  
42. {  
43.     return 0;  
44. }  

至此，大概框架就搭好了，接下来就是按照I2C的时序要求编写相应的代码，在此就不全贴了，说说遇到的问题吧。

首先遇到的第一个问题就是驱动编写完成加载后，SCL和SDA的引脚均为低电平，而我在模块入口函数处将SDA和SCL均拉高了，通过在其中加printk语句，确认函数确实执行到了，但是就是没有起作用，对照datasheet检查了各种寄存器的地址和配置都没有问题，后来通过示波器发现两个引脚的电平都为0，但是不是很平稳，更像是一个未被控制的引脚，类似于三态的感觉，于是怀疑方向控制寄存器配置不对,于是在gpio_i2c_init函数中将这个寄存器的值打印出来发现是对的。排除了其他的寄存器配置后，只剩下一个管脚复用寄存器，由于复位后这个寄存器的值为0x00，即为GPIO模式，就没有对其进行配置。如下图所示：

结果将这个寄存器的值打印出来发现是0x01，不是默认的GPIO模式，于是在入口函数中重新配置该寄存器，I2C时序正常。 hi3518e这边的工作算是完成了，接下来就是完成stm32的I2C从机配置和两者之间的通信协议。