實(shí)踐 | 基于Linux的AP3216三合一整合型光感測器實(shí)驗(yàn)分享

1、前言

開發(fā)板上有AP3216三合一整合型光感測器，看了看出廠SDK包中并未添加相關(guān)驅(qū)動(dòng)。本次我們就一起來學(xué)習(xí)一下。

2、AP3216簡介

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

這個(gè)芯片設(shè)計(jì)的用途是給手機(jī)之類的使用，比如：返回當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)以便調(diào)整屏幕亮度；用戶接聽電話時(shí)，將手機(jī)放置在耳邊后，自動(dòng)關(guān)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：

3、IIC驅(qū)動(dòng)簡介

Linux下IIC有兩種驅(qū)動(dòng)方式：一種是按照字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式來驅(qū)動(dòng)IIC；另一種是走Linux下IIC的框架。按照字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的方式可以查閱這一篇文章：Linux IIC 字符設(shè)備 驅(qū)動(dòng)例子。

這里我們淺淺地（真的很淺~~）了解學(xué)習(xí)一下第二種方式，因?yàn)檎业降腁P3216的驅(qū)動(dòng)就是基于IIC驅(qū)動(dòng)框架的，哈哈。

整個(gè)IIC的驅(qū)動(dòng)框架相關(guān)代碼在drivers\i2c中，包含的內(nèi)容有：

IIC驅(qū)動(dòng)框架圖如（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)，鏈接見文末參考資料）：

IIC驅(qū)動(dòng)框架可大體分為兩大部分：

①  I2C 總線驅(qū)動(dòng)：SOC 的 I2C 控制器驅(qū)動(dòng)，也叫做 I2C 適配器驅(qū)動(dòng)。

②  I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)：針對(duì)具體的 I2C 設(shè)備而編寫的驅(qū)動(dòng)。

其中，訪問抽象層與I2C核心層數(shù)據(jù)I2C 總線驅(qū)動(dòng)部分；driver驅(qū)動(dòng)層屬于I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)部分。

上面框圖對(duì)應(yīng)的代碼調(diào)用層次圖如：

下面的AP3216驅(qū)動(dòng)可以對(duì)照這張圖來看看。

4、AP3216實(shí)驗(yàn)

我們使用設(shè)備樹來描述AP3216設(shè)備信息，首先我們沒有在設(shè)備樹中添加AP3216相關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)，我們系統(tǒng)的I2C設(shè)備如：

添加I2C pinctrl，板子上AP3216接的是I2C1：

配置寄存器的值都設(shè)為0x4001b8b0，這一段是什么意思我們?cè)?/span>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(gè)寄存器及其配置。

接下來在i2c1節(jié)點(diǎn)下添加ap3216節(jié)點(diǎn)：

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

可見，新增的AP3216 I2C設(shè)備名就是我們?cè)O(shè)備樹里設(shè)置的。

下面編寫AP3216驅(qū)動(dòng)（以下代碼來源于網(wǎng)絡(luò)）：

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(qū)動(dòng)程序
***************************************************************/ #define AP3216C_CNT 1 #define AP3216C_NAME "ap3216c" struct ap3216c_dev { dev_t devid; /* 設(shè)備號(hào)   */ struct cdev cdev; /* cdev  */ struct class *class; /* 類   */ struct device *device; /* 設(shè)備   */ struct device_node *nd; /* 設(shè)備節(jié)點(diǎn) */ int major; /* 主設(shè)備號(hào) */ void *private_data; /* 私有數(shù)據(jù) */ unsigned short ir, als, ps; /* 三個(gè)光傳感器數(shù)據(jù) */ }; static struct ap3216c_dev ap3216cdev; /*
 * @description : 從ap3216c讀取多個(gè)寄存器數(shù)據(jù)
 * @param - dev:  ap3216c設(shè)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(jié)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(biāo)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(biāo)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\n",ret, reg, len);
  ret = -EREMOTEIO;
 } return ret;
} /*
 * @description : 向ap3216c多個(gè)寄存器寫入數(shù)據(jù)
 * @param - dev:  ap3216c設(shè)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(jié)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(biāo)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(gè)寄存器
 * @param - dev:  ap3216c設(shè)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(gè)寄存器
 * @param - dev:  ap3216c設(shè)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(shí)打開ALS,IR+PS的話兩次數(shù)據(jù)讀取的時(shí)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 < 6; i++) 
    {
        buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i); 
    } if(buf[0] & 0X80) /* IR_OF位為1,則數(shù)據(jù)無效 */ dev->ir = 0; else /* 讀取IR傳感器的數(shù)據(jù)     */ dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03);    
 
 dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; /* 讀取ALS傳感器的數(shù)據(jù)     */ if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位為1,則數(shù)據(jù)無效    */ dev->ps = 0; else /* 讀取PS傳感器的數(shù)據(jù)    */ dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F); 
} /*
 * @description  : 打開設(shè)備
 * @param - inode  : 傳遞給驅(qū)動(dòng)的inode
 * @param - filp  : 設(shè)備文件，file結(jié)構(gòu)體有個(gè)叫做private_data的成員變量
 *        一般在open的時(shí)候?qū)rivate_data指向設(shè)備結(jié)構(gòu)體。
 * @return    : 0 成功;其他 失敗
 */ 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); /* 復(fù)位AP3216C    */ mdelay(50); /* AP3216C復(fù)位最少10ms  */ ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03); /* 開啟ALS、PS+IR   */ return 0;
} /*
 * @description  : 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) 
 * @param - filp  : 要打開的設(shè)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(duì)于文件首地址的偏移
 * @return    : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)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(guān)閉/釋放設(shè)備
 * @param - filp  : 要關(guān)閉的設(shè)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(qū)動(dòng)的probe函數(shù)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)與
  *                    設(shè)備匹配以后此函數(shù)就會(huì)執(zhí)行
  * @param - client  : i2c設(shè)備
  * @param - id      : i2c設(shè)備ID
  * @return          : 0，成功;其他負(fù)值,失敗
  */ static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { /* 1、構(gòu)建設(shè)備號(hào) */ 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(cè)設(shè)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(shè)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(qū)動(dòng)的remove函數(shù)，移除i2c驅(qū)動(dòng)的時(shí)候此函數(shù)會(huì)執(zhí)行
 * @param - client  : i2c設(shè)備
 * @return          : 0，成功;其他負(fù)值,失敗
 */ static int ap3216c_remove(struct i2c_client *client) { /* 刪除設(shè)備 */ cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
 unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid, AP3216C_CNT); /* 注銷掉類和設(shè)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(shè)備樹匹配列表 */ static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = { { .compatible = "iot,ap3216c" },
 { /* Sentinel */ }
}; /* i2c驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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");

#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 

#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(shè)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(gè)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!\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) { /* 數(shù)據(jù)讀取成功 */ ir =  databuf[0]; /* ir傳感器數(shù)據(jù) */ als = databuf[1]; /* als傳感器數(shù)據(jù) */ ps =  databuf[2]; /* ps傳感器數(shù)據(jù) */ printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps);
  }
  usleep(200000); /*100ms */ }
 close(fd); /* 關(guān)閉文件 */ return 0;
}

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(nèi)核源碼drivers/char/ipmi/Makefile # 要想把a(bǔ).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(yùn)行： 
			

			

				 
			

			

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