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一、Linux 下 SPI 驱动框架简介
1、SPI 主机驱动
2、SPI 设备驱动
SPI 设备数据收发处理流程
3、SPI 设备和驱动匹配过程
二、添加SPI 设备信息
1、添加 ICM20608 所使用的 IO
2、 在 ecspi3 节点追加 icm20608 子节点
三、编写 ICM20608 驱动
1、修改makefile编辑
2、icm20608reg.h
3、icm20608 设备结构体创建
4、probe 函数
5、icm20608 寄存器读写与初始化
①icm20608_read_regs函数
②icm20608_write_regs函数
③icm20608_read_onereg函数
④ icm20608_write_onereg函数
⑤ icm20608_readdata函数
⑥icm20608_reginit 函数
6、icm20608_read函数
代码如下
四、APP编写
编译验证
一、Linux 下 SPI 驱动框架简介
1、SPI 主机驱动
SPI 主机驱动就是 SOC 的 SPI 控制器驱动，类似 I2C 驱动里面的适配器驱动。 Linux 内核
使用 spi_master 表示 SPI 主机驱动， spi_master 是个结构体，定义在 include/linux/spi/spi.h 文件
中，部分如下
struct spi_master {
struct device dev;
struct list_head list;
.....
int (*transfer)(struct spi_device *spi,struct spi_message *mesg);
.....
int (*transfer_one_message)(struct spi_master *master,struct spi_message *mesg);
}transfer 函数，和 i2c_algorithm 中的 master_xfer 函数一样，控制器数据传输函数。
transfer_one_message 函数，也用于 SPI 数据发送，用于发送一个 spi_message，SPI 的数据会打包成 spi_message，然后以队列方式发送出去
SPI 主机端最终会通过 transfer 函数与 SPI 设备进行通信，因此对于 SPI 主机控制器的驱动编写者而言 transfer 函数是需要实现的，因为不同的 SOC 其 SPI 控制器不同，寄存器都不一样。和 I2C 适配器驱动一样， SPI 主机驱动一般都是 SOC 厂商去编写
SPI 主机驱动的核心就是申请 spi_master，然后初始化 spi_master，最后向 Linux 内核注册
spi_master
2、SPI 设备驱动
spi 设备驱动也和 i2c 设备驱动也很类似， Linux 内核使用 spi_driver 结构体来表示 spi 设备
驱动，我们在编写 SPI 设备驱动的时候需要实现 spi_driver。 spi_driver 结构体定义在
include/linux/spi/spi.h 文件中，结构体内容如下：
struct spi_driver {
const struct spi_device_id *id_table;
int (*probe)(struct spi_device *spi);
int (*remove)(struct spi_device *spi);
void (*shutdown)(struct spi_device *spi);
struct device_driver driver;
};
spi_driver 和 i2c_driver、 platform_driver 基本一样，当 SPI 设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行。
SPI 设备数据收发处理流程
SPI 设备驱动的核心是 spi_driver，当我们向 Linux 内核注册成功 spi_driver 以后就可以使用 SPI 核心层提供的 API 函数来对设备进行读写操作了。首先是 spi_transfer 结构体，此结构体用于描述 SPI 传输信息，结构体内容部分如下：
struct spi_transfer {
1 const void *tx_buf;
2 void *rx_buf;
3 unsigned len;
........
4 struct list_head transfer_list;
};第1行， tx_buf 保存着要发送的数据。
第2行， rx_buf 用于保存接收到的数据。
第3行， len 是要进行传输的数据长度， SPI 是全双工通信，因此在一次通信中发送和接收的字节数都是一样的，所以 spi_transfer 中也就没有发送长度和接收长度之分。
spi_transfer 需要组织成 spi_message， spi_message 也是一个结构体，在使用spi_message之前需要对其进行初始化，spi_message 初始化完成以后需要将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列中，spi_message 准备好以后既可以进行数据传输了，数据传输分为同步传输和异步传输，同步传输会阻塞的等待 SPI 数据传输完成，异步传输不会阻塞的等到 SPI 数据传输完成，下面采用同步传输方式来完成 SPI 数据的传输工作
3、SPI 设备和驱动匹配过程
SPI 设备和驱动的匹配过程是由 SPI 总线来完成的，这点和 platform、 I2C 等驱动一样， SPI
总线为 spi_bus_type，定义在 drivers/spi/spi.c 文件中，内容如下：
struct bus_type spi_bus_type = {
.name = "spi",
.dev_groups = spi_dev_groups,
.match = spi_match_device,
.uevent = spi_uevent,
};
SPI 设备和驱动的匹配函数为 spi_match_device，函数内容如下：
static int spi_match_device(struct device *dev,
struct device_driver *drv)
{
1 const struct spi_device *spi = to_spi_device(dev);
2 const struct spi_driver *sdrv = to_spi_driver(drv);
3
4 /* Attempt an OF style match */
5 if (of_driver_match_device(dev, drv))
6 return 1;
7
8 /* Then try ACPI */
9 if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
10 return 1;
11
12 if (sdrv->id_table)
13 return !!spi_match_id(sdrv->id_table, spi);
14
15 return strcmp(spi->modalias, drv->name) == 0;
}第5 行， of_driver_match_device 函数用于完成设备树设备和驱动匹配。比较 SPI 设备节点的 compatible 属性和 of_device_id 中的 compatible 属性是否相等，如果相当的话就表示 SPI 设备和驱动匹配
第9 行， acpi_driver_match_device 函数用于 ACPI 形式的匹配
第13 行， spi_match_id 函数用于传统的、无设备树的 SPI 设备和驱动匹配过程。比较 SPI设备名字和 spi_device_id 的 name 字段是否相等，相等的话就说明 SPI 设备和驱动匹配
第15 行，比较 spi_device 中 modalias 成员变量和 device_driver 中的 name 成员变量是否相等。
二、添加SPI 设备信息
1、添加 ICM20608 所使用的 IO
在 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中添加 ICM20608 所使用的 IO 信息，在 iomuxc 节点
中添加一个新的子节点来描述 ICM20608 所使用的 SPI 引脚
pinctrl_ecspi3: icm20608 {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20 0x10b0 /* CS */
MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK 0x10b1 /* SCLK */
MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO 0x10b1 /* MISO */
MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI 0x10b1 /* MOSI */
>;
};
注意的就是检查相应的 IO 有没有被其他的设备所使用，分别搜UART2_TX、UART2_RX、UART2_RTS和UART2_CTS，有复用的全部屏蔽，如下
2、 在 ecspi3 节点追加 icm20608 子节点
打开 imx6qdl-sabresd.dtsi 这个设备树头文件
&ecspi3 {
1 fsl,spi-num-chipselects = <1>;
2 cs-gpios = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;
3 pinctrl-names = "default";
4 pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi3>;
5 status = "okay";
6 spidev: icm20608@0 {
7 compatible = "my,icm20608";
8 spi-max-frequency = <8000000>;
9 reg = <0>;
};
};第1行，设置“fsl,spi-num-chipselects”属性为 1，表示只有一个设备
第2行，设置“cs-gpios”属性，也就是片选信号，SPI 主机驱动就会控制片选引脚
第3行，设置“pinctrl-names”属性，也就是 SPI 设备所使用的 IO 名字
第4行，设置“pinctrl-0”属性，也就是所使用的 IO 对应的 pinctrl 节点
第5行，“status”属性为“okay”
第6行，每一个 SPI 设备都采用一个子节点来描述其设备信息，icm20608 连接在 ECSPI3 的第 0 个通道上，因此@后面为 0
第7行，SPI 设备的 compatible 属性值，用于匹配设备驱动
第8行，“spi-max-frequency”属性设置 SPI 控制器的最高频率，这个要根据使用的SPI 设备来设置
第9行，icm20608 连接在通道 0 上，因此 reg 为 0。
三、编写 ICM20608 驱动
新建 icm20608.c 和 icm20608reg.h 这两个文件， icm20608.c 为 ICM20608的驱动代码， icm20608reg.h 是 ICM20608 寄存器头文件
1、修改makefile
2、icm20608reg.h
#ifndef __IMC20608REG_H
#define __IMC20608REG_H
/* ID值 */
#define ICM20608G_ID (0XAF)
#define ICM20608D_ID (0XAE)
/* 定义寄存器 */
/* ICM20608寄存器
*复位后所有寄存器地址都为0，除了
*Register 107(0X6B) Power Management 1 = 0x40
*Register 117(0X75) WHO_AM_I = 0xAF或0xAE
*/
/* 陀螺仪和加速度自测(出产时设置，用于与用户的自检输出值比较） */
#define ICM20_SELF_TEST_X_GYRO 0x00
#define ICM20_SELF_TEST_Y_GYRO 0x01
#define ICM20_SELF_TEST_Z_GYRO 0x02
#define ICM20_SELF_TEST_X_ACCEL 0x0D
#define ICM20_SELF_TEST_Y_ACCEL 0x0E
#define ICM20_SELF_TEST_Z_ACCEL 0x0F
/* 陀螺仪静态偏移 */
#define ICM20_XG_OFFS_USRH 0x13
#define ICM20_XG_OFFS_USRL 0x14
#define ICM20_YG_OFFS_USRH 0x15
#define ICM20_YG_OFFS_USRL 0x16
#define ICM20_ZG_OFFS_USRH 0x17
#define ICM20_ZG_OFFS_USRL 0x18
#define ICM20_SMPLRT_DIV 0x19
#define ICM20_CONFIG 0x1A
#define ICM20_GYRO_CONFIG 0x1B
#define ICM20_ACCEL_CONFIG 0x1C
#define ICM20_ACCEL_CONFIG2 0x1D
#define ICM20_LP_MODE_CFG 0x1E
#define ICM20_ACCEL_WOM_THR 0x1F
#define ICM20_FIFO_EN 0x23
#define ICM20_FSYNC_INT 0x36
#define ICM20_INT_PIN_CFG 0x37
#define ICM20_INT_ENABLE 0x38
#define ICM20_INT_STATUS 0x3A
/* 加速度输出 */
#define ICM20_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ICM20_ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ICM20_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ICM20_ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_L 0x40
/* 温度输出 */
#define ICM20_TEMP_OUT_H 0x41
#define ICM20_TEMP_OUT_L 0x42
/* 陀螺仪输出 */
#define ICM20_GYRO_XOUT_H 0x43
#define ICM20_GYRO_XOUT_L 0x44
#define ICM20_GYRO_YOUT_H 0x45
#define ICM20_GYRO_YOUT_L 0x46
#define ICM20_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define ICM20_GYRO_ZOUT_L 0x48
#define ICM20_SIGNAL_PATH_RESET 0x68
#define ICM20_ACCEL_INTEL_CTRL 0x69
#define ICM20_USER_CTRL 0x6A
#define ICM20_PWR_MGMT_1 0x6B
#define ICM20_PWR_MGMT_2 0x6C
#define ICM20_FIFO_COUNTH 0x72
#define ICM20_FIFO_COUNTL 0x73
#define ICM20_FIFO_R_W 0x74
#define ICM20_WHO_AM_I 0x75
/* 加速度静态偏移 */
#define ICM20_XA_OFFSET_H 0x77
#define ICM20_XA_OFFSET_L 0x78
#define ICM20_YA_OFFSET_H 0x7A
#define ICM20_YA_OFFSET_L 0x7B
#define ICM20_ZA_OFFSET_H 0x7D
#define ICM20_ZA_OFFSET_L 0x7E
#endif3、icm20608 设备结构体创建
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#define ICM20608_CNT 1
#define ICM20608_NAME "icm20680"
/*设备结构体*/
struct icm20608_dev{
dev_t devid;/* 设备号 */
int major;/* 主设备号 */
int minor;/* 次设备号 */
struct cdev cdev;/* cdev */
struct class *class;/* 类 */
struct device *device;/* 设备 */
void *private_data; /*私有数据 */
};
struct icm20608_dev icm20608dev;
static int icm20608_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &icm20608dev;
return 0;
}
static ssize_t icm20608_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
return 0;
}
static int icm20608_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* icm20608操作函数 */
struct file_operations icm20608_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = icm20608_open,
.release = icm20608_release,
.read = icm20608_read,
};
static int icm20608_probe(struct spi_device *spi)
{
int ret = 0;
/* 1、构建设备号 */
icm20608dev.major=0;
if(icm20608dev.major)
{
icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major,0);
ret = register_chrdev_region(icm20608dev.devid,ICM20608_CNT,ICM20608_NAME);
}else
{
ret = alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid,0,ICM20608_CNT,ICM20608_NAME);
icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
icm20608dev.minor = MINOR(icm20608dev.devid);
}
if(ret < 0)
{
printk("icm20608 chrdev_region err!\r\n");
goto fail_devid;
}
printk("icm20608dev major = %d, minor = %d\r\n",icm20608dev.major,icm20608dev.minor);
/* 2、注册设备 */
icm20608dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&icm20608dev.cdev,&icm20608_fops);
ret = cdev_add(&icm20608dev.cdev,icm20608dev.devid,ICM20608_CNT);
if(ret <0)
{
printk("icm20608 cdev_add err!\r\n");
goto fail_cdev;
}
/* 3、创建类 */
icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE,ICM20608_NAME);
if(IS_ERR(icm20608dev.class))
{
ret = PTR_ERR(icm20608dev.class);
printk("icm20608 chrdev_class err!\r\n");
goto fail_class;
}
/* 4、创建设备 */
icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class,NULL,
icm20608dev.devid,NULL,ICM20608_NAME);
if(IS_ERR(icm20608dev.device))
{
ret = PTR_ERR(icm20608dev.device);
printk("icm20608 chrdev_device err!\r\n");
goto fail_device;
}
/*设置icm20608私有数据*/
icm20608dev.private_data = spi;
printk("icm20608_probe\r\n");
return 0;
fail_device:
class_destroy(icm20608dev.class);
fail_class:
cdev_del(&icm20608dev.cdev);
fail_cdev:
unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid,ICM20608_CNT);
fail_devid:
return ret;
}
static int icm20608_remove(struct spi_device *spi)
{
/* 删除字符设备 */
cdev_del(&icm20608dev.cdev);
/*注销设备号*/
unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid,ICM20608_CNT);
/*摧毁设备*/
device_destroy(icm20608dev.class,icm20608dev.devid);
/*摧毁类*/
class_destroy(icm20608dev.class);
printk("icm20608_remove\r\n");
return 0;
}
/*传统匹配*/
struct spi_device_id icm20608_id[] ={
{"my,icm20608",0},
{}
};
/*设备树匹配*/
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
{.compatible = "my,icm20608"},
{}
};
/* SPI驱动结构体 */
static struct spi_driver icm20608_driver = {
.probe = icm20608_probe,
.remove = icm20608_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "icm20608",
.of_match_table = icm20608_of_match,
},
.id_table = icm20608_id,
};
/*驱动入口*/
static int __init icm20608_init(void)
{
return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
/*驱动出口*/
static void __exit icm20608_exit(void)
{
spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ba che kai qi lai");当 icm20608 设备和此驱动匹配成功以后 icm20608_probe 函数就会执行。同样的，当注销此驱动的时候 icm20608_remove 函数会执行。
4、probe 函数
在probe函数里面，添加初始化spi_device和icm20608
315行，设置 SPI 为模式 0，也就是 CPOL=0， CPHA=0
316行，设置好 spi_device 以后需要使用 spi_setup 配置一下
318行，设置 icm20608dev 的 private_data 成员变量为 spi_device
321行，调用 icm20608_reginit 函数初始化 ICM20608，主要是初始化 ICM20608 指定寄存器
5、icm20608 寄存器读写与初始化
SPI 驱动最终是通过读写 icm20608 的寄存器来实现的，因此需要编写相应的寄存器读写函数，并且使用这些读写函数来完成对 icm20608 的初始化
①icm20608_read_regs函数
从 icm20608 中读取连续多个寄存器数据；注意：在这实验中， SPI 为全双工通讯没有所谓的发送和接收长度之分。要读取或者发送 N 个字节就要封装 N+1 个字节，第 1 个字节是告诉设备我们要进行读还是写，后面的 N 个字节才是我们要读或者发送的数据。 因为是读操作，因此在第 77行设置第一个数据 bit7 位 1，表示读操作
67和71行，用kzalloc申请内存的时候， 效果等同于先是用 kmalloc() 申请空间 , 然用 memset() 来初始化 ,所有申请的元素都被初始化为 0，GFP_KERNEL，内核内存的正常分配. 可能睡眠.
81行，在使用spi_message之前需要对其进行初始化，spi_message初始化函数为spi_message_init， 函数原型如下：
void spi_message_init(struct spi_message *m)
m：要初始化的 spi_message。 返回值：无。
82行，spi_message 初始化完成以后需要将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列中，这里我们要用 到 spi_message_add_tail 函数，此函数原型如下：
void spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
t：要添加到队列中的 spi_transfer。 m：spi_transfer 要加入的 spi_message。 返回值：无
83行，spi_message 准备好以后既可以进行数据传输了，数据传输分为同步传输和异步传输，同步 传输会阻塞的等待 SPI 数据传输完成，同步传输函数为 spi_sync，函数原型如下：
int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)
spi：要进行数据传输的 spi_device。 message：要传输的 spi_message。
返回值：错误返回负值。
89-92行，用kfree函数释放内存
②icm20608_write_regs函数
向 icm20608 连续写入多个寄存器数据。此函数和icm20608_read_regs 函数区别不大。
123行，清零表示写操作
③icm20608_read_onereg函数
读取 icm20608 指定寄存器数据
④ icm20608_write_onereg函数
向 icm20608 指定寄存器写入数据
⑤ icm20608_readdata函数
读取 icm20608 六轴传感器和温度传感器原始数据值，应用程序读取 icm20608 的时候这些传感器原始数据就会上报给应用程序，先在设备结构体中添加对应数据类型
⑥icm20608_reginit 函数
初始化 icm20608
6、icm20608_read函数
当应用程序调用 read 函数读取 icm20608 设备文件的时候此函数就会执行。此函数调用上面编写好的icm20608_readdata 函数读取 icm20608 的原始数据并将其上报给应用程序。
代码如下
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include "icm20608reg.h"
#define ICM20608_CNT 1
#define ICM20608_NAME "icm20680"
/*设备结构体*/
struct icm20608_dev
{
dev_t devid; /* 设备号 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
void *private_data; /*私有数据 */
signed int gyro_x_adc; /* 陀螺仪X轴原始值 */
signed int gyro_y_adc; /* 陀螺仪Y轴原始值 */
signed int gyro_z_adc; /* 陀螺仪Z轴原始值 */
signed int accel_x_adc; /* 加速度计X轴原始值 */
signed int accel_y_adc; /* 加速度计Y轴原始值 */
signed int accel_z_adc; /* 加速度计Z轴原始值 */
signed int temp_adc; /* 温度原始值 */
};
struct icm20608_dev icm20608dev;
/*
* @description : 从 icm20608 读取多个寄存器数据
* @param – dev : icm20608 设备
* @param – reg : 要读取的寄存器首地址
* @param – val : 读取到的数据
* @param – len : 要读取的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, void *buf, int len)
{
int ret = -1;
unsigned char txdata[1];
unsigned char * rxdata;
struct spi_message m;
struct spi_transfer *t;
struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL); /* 申请内存 */
if(!t) {
return -ENOMEM;
}
rxdata = kzalloc(sizeof(char) * len, GFP_KERNEL); /* 申请内存 */
if(!rxdata) {
goto out1;
}
/* 一共发送len+1个字节的数据，第一个字节为
寄存器首地址，一共要读取len个字节长度的数据，*/
txdata[0] = reg | 0x80; /* 写数据的时候首寄存器地址bit8要置1 表示读*/
t->tx_buf = txdata; /* 要发送的数据 */
t->rx_buf = rxdata; /* 要读取的数据 */
t->len = len+1; /* t->len=发送的长度+读取的长度 */
spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
spi_message_add_tail(t, &m);/* 将spi_transfer添加到spi_message队列 */
ret = spi_sync(spi, &m); /* 同步发送 */
if(ret) {
goto out2;
}
memcpy(buf , rxdata+1, len); /* 只需要读取的数据 */
out2:
kfree(rxdata); /* 释放内存 */
out1:
kfree(t); /* 释放内存 */
return ret;
}
/*
* @description : 向 icm20608 多个寄存器写入数据
* @param – dev : icm20608 设备
* @param – reg : 要写入的寄存器首地址
* @param – val : 要写入的数据缓冲区
* @param – len : 要写入的数据长度
* @return : 操作结果
* */
static s32 icm20608_write_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, int len)
{
int ret = -1;
unsigned char *txdata;
struct spi_message m;
struct spi_transfer *t;
struct spi_device *spi = (struct spi_device *)dev->private_data;
t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL); /* 申请内存 */
if(!t) {
return -ENOMEM;
}
txdata = kzalloc(sizeof(char)+len, GFP_KERNEL);
if(!txdata) {
goto out1;
}
/* 一共发送len+1个字节的数据，第一个字节为
寄存器首地址，len为要写入的寄存器的集合，*/
*txdata = reg & ~0x80; /* 写数据的时候首寄存器地址bit8要清零 */
memcpy(txdata+1, buf, len); /* 把len个寄存器拷贝到txdata里，等待发送 */
t->tx_buf = txdata; /* 要发送的数据 */
t->len = len+1; /* t->len=发送的长度+读取的长度 */
spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
spi_message_add_tail(t, &m);/* 将spi_transfer添加到spi_message队列 */
ret = spi_sync(spi, &m); /* 同步发送 */
if(ret) {
goto out2;
}
out2:
kfree(txdata); /* 释放内存 */
out1:
kfree(t); /* 释放内存 */
return ret;
}
/*
* @description : 读取icm20608指定寄存器值，读取一个寄存器
* @param - dev: icm20608设备
* @param - reg: 要读取的寄存器
* @return : 读取到的寄存器值
*/
static unsigned char icm20608_read_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg)
{
u8 data = 0;
icm20608_read_regs(dev, reg, &data, 1);
return data;
}
/*icm20608写一个寄存器*/
static void icm20608_write_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg, u8 value)
{
u8 buf = value;
icm20608_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
/*
* @description : 读取ICM20608的数据，读取原始数据，包括三轴陀螺仪、
* : 三轴加速度计和内部温度。
* @param - dev : ICM20608设备
* @return : 无。
*/
void icm20608_readdata(struct icm20608_dev *dev)
{
unsigned char data[14] = {0};
icm20608_read_regs(dev, ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);
dev->accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]);
dev->accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]);
dev->accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]);
dev->temp_adc = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]);
dev->gyro_x_adc = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]);
dev->gyro_y_adc = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
dev->gyro_z_adc = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
}
/*
* @description : 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做pr似有ate_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data似有向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int icm20608_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &icm20608dev;
return 0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t icm20608_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
signed int data[7];
long err = 0;
struct icm20608_dev *dev = (struct icm20608_dev *)filp->private_data;
icm20608_readdata(dev);
data[0] = dev->gyro_x_adc;
data[1] = dev->gyro_y_adc;
data[2] = dev->gyro_z_adc;
data[3] = dev->accel_x_adc;
data[4] = dev->accel_y_adc;
data[5] = dev->accel_z_adc;
data[6] = dev->temp_adc;
err = copy_to_user(buf, data, sizeof(data));
return 0;
}
static int icm20608_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* icm20608操作函数 */
struct file_operations icm20608_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = icm20608_open,
.release = icm20608_release,
.read = icm20608_read,
};
/*
* ICM20608内部寄存器初始化函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
void icm20608_reginit(void)
{
u8 value = 0;
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80); /* 复位，复位后为0x40,睡眠模式 */
mdelay(50);
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01); /* 关闭睡眠，自动选择时钟 */
mdelay(50);
value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_WHO_AM_I);
printk("ICM20608 ID = %#X\r\n", value);
value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1);
printk("ICM20_PWR_MGMT_1 = %#X\r\n", value);
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00); /* 输出速率是内部采样率 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18); /* 陀螺仪±2000dps量程 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18); /* 加速度计±16G量程 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_CONFIG, 0x04); /* 陀螺仪低通滤波BW=20Hz */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG2,0x04); /* 加速度计低通滤波BW=21.2Hz */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00); /* 打开加速度计和陀螺仪所有轴 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00); /* 关闭低功耗 */
icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_FIFO_EN, 0x00); /* 关闭FIFO */
}
static int icm20608_probe(struct spi_device *spi)
{
int ret = 0;
/* 1、构建设备号 */
icm20608dev.major = 0;
if (icm20608dev.major)
{
icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major, 0);
ret = register_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
}
else
{
ret = alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid, 0, ICM20608_CNT, ICM20608_NAME);
icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
icm20608dev.minor = MINOR(icm20608dev.devid);
}
if (ret < 0)
{
printk("icm20608 chrdev_region err!\r\n");
goto fail_devid;
}
printk("icm20608dev major = %d, minor = %d\r\n", icm20608dev.major, icm20608dev.minor);
/* 2、注册设备 */
icm20608dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&icm20608dev.cdev, &icm20608_fops);
ret = cdev_add(&icm20608dev.cdev, icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
if (ret < 0)
{
printk("icm20608 cdev_add err!\r\n");
goto fail_cdev;
}
/* 3、创建类 */
icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE, ICM20608_NAME);
if (IS_ERR(icm20608dev.class))
{
ret = PTR_ERR(icm20608dev.class);
printk("icm20608 chrdev_class err!\r\n");
goto fail_class;
}
/* 4、创建设备 */
icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class, NULL,
icm20608dev.devid, NULL, ICM20608_NAME);
if (IS_ERR(icm20608dev.device))
{
ret = PTR_ERR(icm20608dev.device);
printk("icm20608 chrdev_device err!\r\n");
goto fail_device;
}
/*初始化spi_device*/
spi->mode = SPI_MODE_0;
spi_setup(spi);
/*设置icm20608私有数据*/
icm20608dev.private_data = spi;
/*初始化icm20608*/
icm20608_reginit();
printk("icm20608_probe\r\n");
return 0;
fail_device:
class_destroy(icm20608dev.class);
fail_class:
cdev_del(&icm20608dev.cdev);
fail_cdev:
unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
fail_devid:
return ret;
}
static int icm20608_remove(struct spi_device *spi)
{
/* 删除字符设备 */
cdev_del(&icm20608dev.cdev);
/*注销设备号*/
unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
/*摧毁设备*/
device_destroy(icm20608dev.class, icm20608dev.devid);
/*摧毁类*/
class_destroy(icm20608dev.class);
printk("icm20608_remove\r\n");
return 0;
}
/*传统匹配*/
struct spi_device_id icm20608_id[] = {
{"my,icm20608", 0},
{}
};
/*设备树匹配*/
static const struct of_device_id icm20608_of_match[] = {
{.compatible = "my,icm20608"},
{}
};
/* SPI驱动结构体 */
static struct spi_driver icm20608_driver = {
.probe = icm20608_probe,
.remove = icm20608_remove,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "icm20608",
.of_match_table = icm20608_of_match,
},
.id_table = icm20608_id,
};
/*驱动入口*/
static int __init icm20608_init(void)
{
return spi_register_driver(&icm20608_driver);
}
/*驱动出口*/
static void __exit icm20608_exit(void)
{
spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
}
module_init(icm20608_init);
module_exit(icm20608_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ba che kai qi lai");四、APP编写
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/input.h>
/*
argc:应用程序参数个数（argv数组元素个数）
argv:具体参数,也可以写作char **argv
./icm20608APP <filename>
./icm20608APP /dev/icm20608
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
char *filename;
signed int databuf[7];
unsigned char data[14];
signed int gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
signed int accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
signed int temp_adc;
float gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act;
float accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act;
float temp_act;
int ret = 0;
/*判断命令行输入参数是否正确*/
if(argc != 2){
printf("error usage!\r\n");
return -1;
}
/*用指针指向文件*/
filename = argv[1];
/*打开文件*/
fd = open(filename , O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("file open failed\r\n",filename);
return -1;
}
while(1)
{
ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(ret == 0) { /* 数据读取成功 */
gyro_x_adc = databuf[0];
gyro_y_adc = databuf[1];
gyro_z_adc = databuf[2];
accel_x_adc = databuf[3];
accel_y_adc = databuf[4];
accel_z_adc = databuf[5];
temp_adc = databuf[6];
/* 计算实际值 */
gyro_x_act = (float)(gyro_x_adc) / 16.4;
gyro_y_act = (float)(gyro_y_adc) / 16.4;
gyro_z_act = (float)(gyro_z_adc) / 16.4;
accel_x_act = (float)(accel_x_adc) / 2048;
accel_y_act = (float)(accel_y_adc) / 2048;
accel_z_act = (float)(accel_z_adc) / 2048;
temp_act = ((float)(temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25;
printf("\r\n原始值:\r\n");
printf("gx = %d, gy = %d, gz = %d\r\n",
gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc);
printf("ax = %d, ay = %d, az = %d\r\n",
accel_x_adc,accel_y_adc, accel_z_adc);
printf("temp = %d\r\n", temp_adc);
printf("实际值:");
printf("act gx = %.2f°/S, act gy = %.2f°/S, act gz = %.2f°/S\r\n",
gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act);
printf("act ax = %.2fg, act ay = %.2fg, act az = %.2fg\r\n",
accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act);
printf("act temp = %.2f°C\r\n", temp_act);
}
usleep(100000); /*100ms */
}
/*关闭文件*/
close(fd);
return 0;
}最终将传感器原始数据和得到的实际值显示在终端上。
编译验证
在编译APP的时候，编译命令加入如下参数即可使能硬件浮点编译
-march-armv7-a -mfpu-neon -mfloat=hard
编译之后有没有使用硬件浮点呢？使用 arm-linux-gnueabihf-readelf 查看一下编译出来的 icm20608App 就知道了，输入如下命令：
arm-linux-gnueabihf-readelf -A icm20608App
使用APP测试如下
这是会一直打印的，部分截图如上图
![[YOLO] yolov4 博客笔记](https://img-blog.csdnimg.cn/4fc6b9403e9f495f94d896cc4bf3beba.png)
