嵌入式Linux - AP3216三合一整合型光感测器实验分享

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1、前言

开发板上有AP3216三合一整合型光感测器，看了看出厂SDK包中并未添加相关驱动。本次我们就一起来学习一下。

2、AP3216简介

AP3216C 芯片集成了光强传感器（ ALS: Ambient Light Sensor），接近传感器（ PS: Proximity Sensor），还有一个红外 LED（ IR LED）。

这个芯片设计的用途是给手机之类的使用，比如：返回当前环境光强以便调整屏幕亮度；用户接听电话时，将手机放置在耳边后，自动关闭屏幕避免用户误触碰。

该芯片通过 I2C 接口与主控制器相连，如：

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3、IIC驱动简介

Linux下IIC有两种驱动方式：一种是按照字符设备驱动方式来驱动IIC；另一种是走Linux下IIC的框架。按照字符设备驱动的方式可以查阅这一篇文章：Linux IIC 字符设备驱动例子。

这里我们浅浅地（真的很浅~~）了解学习一下第二种方式，因为找到的AP3216的驱动就是基于IIC驱动框架的，哈哈。

整个IIC的驱动框架相关代码在drivers\i2c中，包含的内容有：

IIC驱动框架图如（图片来源于网络，链接见文末参考资料）：

IIC驱动框架可大体分为两大部分：

① I2C 总线驱动：SOC 的 I2C 控制器驱动，也叫做 I2C 适配器驱动。

② I2C 设备驱动：针对具体的 I2C 设备而编写的驱动。

其中，访问抽象层与I2C核心层数据I2C 总线驱动部分；driver驱动层属于I2C设备驱动部分。

上面框图对应的代码调用层次图如：

下面的AP3216驱动可以对照这张图来看看。

4、AP3216实验

我们使用设备树来描述AP3216设备信息，首先我们没有在设备树中添加AP3216相关节点时，我们系统的I2C设备如：

添加I2C pinctrl，板子上AP3216接的是I2C1：

配置寄存器的值都设为0x4001b8b0，这一段是什么意思我们在什么是Pinctrl子系统及GPIO子系统？这篇笔记中也有写到，就是几个寄存器及其配置。

接下来在i2c1节点下添加ap3216节点：

编译设备树，传到开发板上，重启。此时我们系统的I2C设备有：

可见，新增的AP3216 I2C设备名就是我们设备树里设置的。

下面编写AP3216驱动（以下代码来源于网络，见文末链接）：

ap3216.c：

#include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/ide.h> #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/semaphore.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/i2c.h> #include <asm/mach/map.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/io.h> #include "ap3216creg.h" /* 文件名  : ap3216c.c 描述     : AP3216C驱动程序 */ #define AP3216C_CNT 1 #define AP3216C_NAME "ap3216c"   struct ap3216c_dev {  dev_t devid;   /* 设备号   */  struct cdev cdev;  /* cdev  */  struct class *class; /* 类   */  struct device *device; /* 设备   */  struct device_node *nd; /* 设备节点 */  int major;   /* 主设备号 */  void *private_data; /* 私有数据 */  unsigned short ir, als, ps;  /* 三个光传感器数据 */ };   static struct ap3216c_dev ap3216cdev;   /*  * @description : 从ap3216c读取多个寄存器数据  * @param - dev:  ap3216c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 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]为发送要读取的首地址 */  msg[0].addr = client->addr;   /* ap3216c地址 */  msg[0].flags = 0;     /* 标记为发送数据 */  msg[0].buf = &reg;     /* 读取的首地址 */  msg[0].len = 1;      /* reg长度*/    /* msg[1]读取数据 */  msg[1].addr = client->addr;   /* ap3216c地址 */  msg[1].flags = I2C_M_RD;   /* 标记为读取数据*/  msg[1].buf = val;     /* 读取数据缓冲区 */  msg[1].len = len;     /* 要读取的数据长度*/    ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);  if(ret == 2) {   ret = 0;  } else {   printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);   ret = -EREMOTEIO;  }  return ret; }   /*  * @description : 向ap3216c多个寄存器写入数据  * @param - dev:  ap3216c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 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);  /* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */     msg.addr = client->addr; /* ap3216c地址 */  msg.flags = 0;    /* 标记为写数据 */    msg.buf = b;    /* 要写入的数据缓冲区 */  msg.len = len + 1;   /* 要写入的数据长度 */    return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1); }   /*  * @description : 读取ap3216c指定寄存器值，读取一个寄存器  * @param - dev:  ap3216c设备  * @param - reg:  要读取的寄存器  * @return    :   读取到的寄存器值  */ 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指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器  * @param - dev:  ap3216c设备  * @param - reg:  要写的寄存器  * @param - data: 要写入的值  * @return   :    无  */ 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 : 读取AP3216C的数据，读取原始数据，包括ALS,PS和IR, 注意！  *    : 如果同时打开ALS,IR+PS的话两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms  * @param - ir : ir数据  * @param - ps  : ps数据  * @param - ps  : als数据   * @return   : 无。  */ void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev) {  unsigned char i =0;     unsigned char buf[6];    /* 循环读取所有传感器数据 */     for(i = 0; i < 6; i++)      {         buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i);      }       if(buf[0] & 0X80)  /* IR_OF位为1,则数据无效 */   dev->ir = 0;       else     /* 读取IR传感器的数据     */   dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03);        dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; /* 读取ALS传感器的数据     */         if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效    */   dev->ps = 0;                   else     /* 读取PS传感器的数据    */   dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F);  }   /*  * @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private_data的成员变量  *        一般在open的时候将private_data指向设备结构体。  * @return    : 0 成功;其他 失败  */ static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp) {  filp->private_data = &ap3216cdev;    /* 初始化AP3216C */  ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04);  /* 复位AP3216C    */  mdelay(50);              /* AP3216C复位最少10ms  */  ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03);  /* 开启ALS、PS+IR   */  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 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  : 关闭/释放设备  * @param - filp  : 要关闭的设备文件(文件描述符)  * @return    : 0 成功;其他 失败  */ static int ap3216c_release(struct inode *inode, struct file *filp) {  return 0; }   /* AP3216C操作函数 */ static const struct file_operations ap3216c_ops = {  .owner = THIS_MODULE,  .open = ap3216c_open,  .read = ap3216c_read,  .release = ap3216c_release, };    /*   * @description     : i2c驱动的probe函数，当驱动与   *                    设备匹配以后此函数就会执行   * @param - client  : i2c设备   * @param - id      : i2c设备ID   * @return          : 0，成功;其他负值,失败   */ static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) {  /* 1、构建设备号 */  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、注册设备 */  cdev_init(&ap3216cdev.cdev, &ap3216c_ops);  cdev_add(&ap3216cdev.cdev, ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);    /* 3、创建类 */  ap3216cdev.class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME);  if (IS_ERR(ap3216cdev.class)) {   return PTR_ERR(ap3216cdev.class);  }    /* 4、创建设备 */  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驱动的remove函数，移除i2c驱动的时候此函数会执行  * @param - client  : i2c设备  * @return          : 0，成功;其他负值,失败  */ static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client) {  /* 删除设备 */  cdev_del(&ap3216cdev.cdev);  unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT);    /* 注销掉类和设备 */  device_destroy(ap3216cdev.class, ap3216cdev.devid);  class_destroy(ap3216cdev.class);  return 0; }   /* 传统匹配方式ID列表 */ static const struct i2c_device_id ap3216c_id[] = {  {"iot,ap3216c", 0},    {} };   /* 设备树匹配列表 */ static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = {  { .compatible = "iot,ap3216c" },  { /* Sentinel */ } };   /* i2c驱动结构体 */  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 : 驱动入口函数  * @param   : 无  * @return   : 无  */ static int __init ap3216c_init(void) {  int ret = 0;    ret = i2c_add_driver(&ap3216c_driver);  return ret; }   /*  * @description : 驱动出口函数  * @param   : 无  * @return   : 无  */ 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");

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驱动详解可查阅注释及配合上诉的I2C驱动框架的框图及数据手册理解。

ap3216creg.h：

讯享网#ifndef AP3216C_H #define AP3216C_H /* 文件名  : ap3216creg.h 描述     : AP3216C寄存器地址描述头文件 */ #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 /* 中断状态寄存器   */ #define AP3216C_INTCLEAR 0X02 /* 中断清除寄存器   */ #define AP3216C_IRDATALOW 0x0A /* IR数据低字节     */ #define AP3216C_IRDATAHIGH 0x0B /* IR数据高字节     */ #define AP3216C_ALSDATALOW 0x0C /* ALS数据低字节    */ #define AP3216C_ALSDATAHIGH 0X0D /* ALS数据高字节    */ #define AP3216C_PSDATALOW 0X0E /* PS数据低字节     */ #define AP3216C_PSDATAHIGH 0X0F /* PS数据高字节     */ #endif

ap3216应用：

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 <poll.h> #include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <signal.h> #include <fcntl.h> /* 文件名  : ap3216cApp.c 描述     : ap3216c设备测试APP。 使用方法  ：./ap3216cApp /dev/ap3216c */   /*  * @description  : main主程序  * @param - argc  : argv数组元素个数  * @param - argv  : 具体参数  * @return    : 0 成功;其他 失败  */ 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!\r\n");   return -1;  }    filename = argv[1];  fd = open(filename, O_RDWR);  if(fd < 0) {   printf("can't open file %s\r\n", filename);   return -1;  }    while (1) {   ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));   if(ret == 0) {    /* 数据读取成功 */    ir =  databuf[0];  /* ir传感器数据 */    als = databuf[1];  /* als传感器数据 */    ps =  databuf[2];  /* ps传感器数据 */    printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps);   }   usleep(); /*100ms */  }  close(fd); /* 关闭文件 */   return 0; }

编写Makefile：

讯享网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 # 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile # 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定: # ab-y := a.o b.o # obj-m += ab.o obj-m += ap3216.o

编译得到ap3216.ko及ap3216cApp，传到板子上运行：

以上就是本次的实验分享，如果文章对你有帮助，欢迎转发，谢谢！

参考资料：

1、https://blog.csdn.net/weixin_/article/details/?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control&dist_request_id=.367.&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control

2、https://blog.csdn.net/p/article/details/

3、《嵌入式Linux应用开发完全手册》

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