S5PV210之GPIO模拟I2c时序之pcf8591与at24xx linux3.0.8驱动

目录：一. 说明

　　　　二. 驱动程序说明及问题

　　　　三. 案例一

　　四. 案例二

一. 说明

mini210开发板上带了at24c08, 看了linux内核自带的at24.c的驱动程序，编译下载到看发板，读写都行；通过增加一些调试信息，对linux i2c驱动其中的编写方法之一有了一定了解，在我的另外一篇博文有详细说明。但同时对在linux下GPIO模拟i2c产生了兴趣，于是就写这篇博文来记录驱动编写过程中遇到的问题。如果想了解了i2c时序，请google或百度一下。

　　本篇博文通过misc驱动模型来编写模拟i2c设备驱动：比如at24c08, pcf8591(AD/DA)。

　　本博文是本人原创，如有不足之处，请斧正；

二. 驱动程序说明及议题

　　1.1 本驱动使用s3c_gpio_cfgpin来配制硬件引脚寄存器，其实可以使用ioremap函数后，来对硬件寄存器地址访问；如果想详细了解，请看linux驱动初级开发第01篇--I/O内存控制硬件buzzer。

　　1.2 pcf8591(AD/DA)驱动程序，基本上没遇到什么问题；但是编写出来的atc08驱动程序，出现了些现在无法解决的问题；

　　问题1：只能先读一个字节，再写一个字节；

　　问题2: 如果先写一个字节，再读一个字节会读出现错误；但是去掉write_set_at24xx函数中i2c_send_byte(dat)就不会出现读出错，但是不会写入数据。

　　问题3：一次写多个字节，就会出现一些字节写出错。

　　问题4: 只读就不个会出错，但只写就会出现一些字节写出错

三. 案例一

pcf8591.c：

运行结果：

代码：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/delay.h>

#include <asm/uaccess.h> //其中copy_to*在其中

#include <mach/gpio.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>

spinlock_t lock; //加不加这都可以

#define DEVICE_NAME "PCF8591"
#define uchar unsigned char
int askflag;
#define NUM 4                 //接收和发送缓存区的深度
uchar receivebuf[NUM];    //数据接收缓冲区
uchar    SystemError;                //从机错误标志位

void    set_conOUT_sda(void);
void   set_conOUT_scl(void);
void    set_conIN_sda(void);
void   set_conIN_scl(void);
void    set_data_sda(int i);
void   set_data_scl(int i);

}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_stop()
// 函数功能：停止I2C总线数据传送子程序
//-------------------------------------------------------------------
void i2c_stop(void)
{
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(0);//时钟保持高，数据线从低到高一次跳变，I2C通信停止
   set_data_scl(1);
   __udelay(5);
   set_data_sda(1);
   __udelay(5);
   set_data_scl(0);

}
//------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_Init()
// 函数功能：初始化I2C总线子程序
//------------------------------------------------------------------
void i2c_init(void)
{
    set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_scl(0);
   i2c_stop();
}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： slave_ack
// 函数功能：从机发送应答位子程序
//-------------------------------------------------------------------
void slave_ack(void)
{
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(0);
   set_data_scl(1);
   __udelay(5);
   set_data_scl(0);

}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： slave_noack
// 函数功能：从机发送非应答位子程序，迫使数据传输过程结束
//-------------------------------------------------------------------
void slave_noack(void)
{
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(1);
   set_data_scl(1);
   __udelay(5);
   set_data_sda(0);
   set_data_scl(0);

}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： check_ack
// 函数功能：主机应答位检查子程序，迫使数据传输过程结束
//-------------------------------------------------------------------
void check_ack(void)
{
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(1); // 将p1.1设置成输入，必须先向端口写1
   set_data_scl(1);
   askflag = 0;
   __udelay(5);
   set_conIN_sda();
   __udelay(3);
   if ( gpio_get_value(S5PV210_GPE0(3)) == 1)
       askflag = 1;
       // 若SDA=1表明非应答，置位非应答标志askflag
   set_data_scl(0);

}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_send_byte
// 入口参数： ch
// 函数功能：发送一个字节
//-------------------------------------------------------------------
void i2c_send_byte(uchar ch)

{
   unsigned char n=8;     // 向SDA上发送一位数据字节，共八位
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

spin_lock(&lock);
   while(n--) {
       if((ch&0x80) == 0x80)    // 若要发送的数据最高位为1则发送位1
        {
              set_data_sda(1); // 传送位1
           set_data_scl(1);
            __udelay(5);
           set_data_scl(0);
        }
       else
       {
           set_data_sda(0); // 否则传送位0
           set_data_scl(1);
           __udelay(5);

           set_data_scl(0);
       }
           ch = ch<<1;    // 数据左移一位
   }
   spin_unlock(&lock);
}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_receive_byte
// 返回接收的数据
// 函数功能：接收一字节子程序
//-------------------------------------------------------------------
uchar i2c_receive_byte(void)
{
   uchar n=8;     // 从SDA线上读取一上数据字节，共八位
   uchar tdata=0;
   int temp;

spin_lock(&lock);

   while(n--) {
       set_conOUT_sda();
       set_conOUT_scl();
       __udelay(1);

       set_data_sda(1);
       set_data_scl(1);

tdata =tdata<<1;            //左移一位
       set_conIN_sda();
       __udelay(3);

       temp = gpio_get_value(S5PV210_GPE0(3));
          if( temp == 1)
          tdata = tdata|0x01;   // 若接收到的位为1，则数据的最后一位置1
       else
          tdata = tdata&0xfe;   // 否则数据的最后一位置0
       //printk("read_data_bit: %d", temp); //++
       set_data_scl(0);
   }
   spin_unlock(&lock);
   printk("read_data: %d\n", tdata);
   return(tdata);
}

//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： adc_pcf8591
// 入口参数： controlbyte控制字
// 函数功能：连续读入4路通道的A/D转换结果到receivebuf
//-------------------------------------------------------------------
void adc_pcf8591(uchar controlbyte)
{
uchar receive_da,i=0;

i2c_start();

i2c_send_byte(0x90);   //控制字
   check_ack();
   __udelay(5);
   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       return;
   }

i2c_send_byte(controlbyte);   //控制字
   check_ack();
   __udelay(5);
   if(askflag == 1)//++
   {
       SystemError = 1;
       return;
   }

i2c_start();                //重新发送开始命令
    i2c_send_byte(0x91);   //控制字
   check_ack();
   __udelay(5);
   if(askflag == 1) // ++
   {
       SystemError = 1;
       return;
   }

    i2c_receive_byte();   //空读一次，调整读顺序
    slave_ack();        //收到一个字节后发送一个应答位
   __udelay(5);
   while(i<4)
   {
      receive_da=i2c_receive_byte();
      receivebuf[i++]=receive_da;
      slave_ack();       //收到一个字节后发送一个应答位
   }
   slave_noack();       //收到最后一个字节后发送一个非应答位
   i2c_stop();
}

void set_conIN_sda(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(3), S3C_GPIO_INPUT);
//gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
}

void set_conIN_scl(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(4), S3C_GPIO_INPUT);
//gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
}

void set_conOUT_sda(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(3), S3C_GPIO_OUTPUT);
}

void set_conOUT_scl(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(4), S3C_GPIO_OUTPUT);
}

void set_data_sda(int i)
{
   if (i == 0) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 0);
   }   else if(i == 1) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
   }
}

void set_data_scl(int i)
{
   if (i == 0) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(4), 0);
   }   else if(i == 1) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(4), 1);
   }
}

static int pcf8591_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
   printk (KERN_INFO "Device opened\n");
   spin_lock_init(&lock);
   return 0;
}

/*读取数据*/
static int pcf8591_read(struct file *filp, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
   printk("pcf8591_read\n");
   int i;
   int v[4]; //存实际的电压值
   i2c_init();                  //I2C总线初始化
    adc_pcf8591(0x04);

if(SystemError == 1)      //有错误，重新来
   {
       printk("SystemError: %d\n", SystemError);
       i2c_init();                  //I2C总线初始化
        adc_pcf8591(0x04);
   }

   for(i=0;i<4;i++)
   {
       printk("AD_%d: %d\t\n", i, receivebuf[i]); //显示通道0
       v[2]=receivebuf[i]/51;   //AD值转换为3位BCD码，最大为5.00V。
        v[2]=v[2];   //转换为ACSII码
        v[3]=receivebuf[i]%51;   //余数暂存

        v[3]=v[3]*10;    //计算小数第一位
        v[1]=v[3]/51;
        v[1]=v[1];   //转换为ACSII码

        v[3]=v[3]%51;
        v[3]=v[3]*10;    //计算小数第二位
        v[0]=v[3]/51;                                                                             //
        v[0]=v[0]; //转换为ACSII码

       printk("AD_%d: %d.%d%dV\t\n", i, v[2], v[1], v[0]);
   }
   copy_to_user(buffer, receivebuf, sizeof(receivebuf));
   return 0;
}
/*写命令，在此置空*/
static int pcf8591_write(struct file *file, const char *buffer, size_t count, loff_t * ppos)
{
   return 0;
}

static int pcf8591_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk (KERN_INFO "device closed\n");
return 0;
}

static long pcf8591_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
return 0;
}

static struct file_operations pcf8591_fops = {
   .owner           = THIS_MODULE,
   .open   =   pcf8591_open,
   .read = pcf8591_read,
   .write = pcf8591_write,
   .unlocked_ioctl   = pcf8591_ioctl,
   .release = pcf8591_release,
};

static struct miscdevice pcf8591_dev = {
   .minor           = MISC_DYNAMIC_MINOR,
   .name           = DEVICE_NAME,
   .fops           = &pcf8591_fops,
};

static int __init pcf8591_dev_init(void) {
int ret;
int i;

for (i = 3; i < 5; i++) {
       ret = gpio_request(S5PV210_GPE0(i), "PCF8591");
       if (ret) {
           printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DEVICE_NAME,
               S5PV210_GPE0(i), ret);
           return ret;

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(i), S3C_GPIO_OUTPUT);
           gpio_set_value(S5PV210_GPE0(i), 1);
       }
   }

ret = misc_register(&pcf8591_dev);

printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n");

return ret;
}

static void __exit pcf8591_dev_exit(void) {
int i;

for (i = 0; i < 1; i++) {
       gpio_free(S5PV210_GPE0(3));
       gpio_free(S5PV210_GPE0(4));
   }

misc_deregister(&pcf8591_dev);
}

module_init(pcf8591_dev_init);
module_exit(pcf8591_dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");

四. 案例二

at24c08.c:

运行结果：

代码：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/delay.h>

#include <asm/uaccess.h> //其中copy_to*在其中

#include <mach/gpio.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>

spinlock_t lock; //加不加这都可以

#define DEVICE_NAME "at24xx"
#define uchar unsigned char
int askflag;
#define NUM 4                 //接收和发送缓存区的深度
uchar receivebuf[NUM];    //数据接收缓冲区
uchar    SystemError;                //从机错误标志位

void    set_conOUT_sda(void);
void   set_conOUT_scl(void);
void    set_conIN_sda(void);
void   set_conIN_scl(void);
void    set_data_sda(int i);
void   set_data_scl(int i);

//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_start()
// 函数功能：启动I2C总线子程序
//-------------------------------------------------------------------
void i2c_start(void)
{ //时钟保持高，数据线从高到低一次跳变，I2C通信开始
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(1);
   set_data_scl(1);
   __udelay(1);
   set_data_sda(0);
   __udelay(5);
   set_data_scl(0);
   __udelay(1);
}
//-------------------------------------------------------------------
// 函数名称： i2c_stop()
// 函数功能：停止I2C总线数据传送子程序
//-------------------------------------------------------------------
void i2c_stop(void)
{
   set_conOUT_sda();
   set_conOUT_scl();
   __udelay(1);

   set_data_sda(0);//时钟保持高，数据线从低到高一次跳变，I2C通信停止
   set_data_scl(1);
   __udelay(5);
   set_data_sda(1);
   __udelay(5);
   set_data_sda(0);
   set_data_scl(0);

spin_lock(&lock);

   while(n--) {
       set_conOUT_sda();
       set_conOUT_scl();
       __udelay(1);

       set_data_sda(1);
       set_data_scl(1);

//***************************************************
//函数功能:向AT24xx中指定地址写入数据
//入口参数:add(地址), dat(储存待写入的数据)
//***************************************************
void write_set_at24xx(uchar add, uchar dat)
{
   i2c_start();
   i2c_send_byte(0xA0);
   __udelay(1);
   check_ack();
   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       printk("write_set_01_SystemError: %d\n", SystemError);
       return;
   } else {
       SystemError = 0;
   }
   i2c_send_byte(add);
   __udelay(1);
   check_ack();
   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       printk("write_set_02_SystemError: %d\n", SystemError);
       return;
   } else {
       SystemError = 0;
   }
   i2c_send_byte(dat);
   __udelay(1);
   check_ack();
   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       printk("write_set_03_SystemError: %d\n", SystemError);
       return;
   } else {
       SystemError = 0;
   }
   i2c_stop();
   __udelay(5);
}

//***************************************************
//函数功能：从AT24Cxx中的当前地址读取数据
//出口参数：x (储存读出的数据）
//***************************************************
uchar read_current_at24xx()
{
   unsigned char x;
   i2c_start();               //开始数据传递
   i2c_send_byte(0xA1);   //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要读其数据
   __udelay(5);
   check_ack();

   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       printk("read_current_01_SystemError: %d\n", SystemError);
       return;
   } else {
       SystemError = 0;
   }
   x=i2c_receive_byte();         //将读取的数据存入x
   __udelay(3);

   i2c_stop();                //停止数据传递
   return x;              //返回读取的数据
}

//***************************************************
//函数功能：从AT24Cxx中的指定地址读取数据
//入口参数：set_addr
//出口参数：x
//***************************************************
unsigned char read_set_at24xx(unsigned char set_addr)
// 在指定地址读取
{
   uchar temp;
   i2c_start();                      //开始数据传递
   i2c_send_byte(0xA0);       //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据
   __udelay(5);
   check_ack();

   if(askflag == 1) //++
   {
       SystemError = 1;
       printk("read_set_01_SystemError: %d\n", SystemError);
       return;
   } else {
       SystemError = 0;
   }
   i2c_send_byte(set_addr);       //写入指定地址
   __udelay(1);
   check_ack();

   temp = read_current_at24xx();

   return(temp);        //从指定地址读出数据并返回

}

void set_conIN_sda(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(3), S3C_GPIO_INPUT);
//gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
}

void set_conIN_scl(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(4), S3C_GPIO_INPUT);
//gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
}

void set_conOUT_sda(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(3), S3C_GPIO_OUTPUT);
}

void set_conOUT_scl(void)
{
s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(4), S3C_GPIO_OUTPUT);
}

void set_data_sda(int i)
{
   if (i == 0) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 0);
   }   else if(i == 1) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(3), 1);
   }
}

void set_data_scl(int i)
{
   if (i == 0) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(4), 0);
   }   else if(i == 1) {
       gpio_set_value(S5PV210_GPE0(4), 1);
   }
}

static int at24xx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
   printk (KERN_INFO "Device opened\n");
   spin_lock_init(&lock);
   return 0;
}

/*读取数据*/
static int at24xx_read(struct file *filp, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
   printk("at24xx_read\n");
   int i;
   uchar read_dat;
   //i2c_init();
   //write_set_at24xx(5, 'A');
   i2c_init();
   read_dat = read_set_at24xx(5);
   printk("add_%d: %d\t", 5, read_dat);

   //i2c_init();
   for (i='a'; i<'z'; i++) {
       i2c_init();
       write_set_at24xx(i, i+1); //在24c08的地址2中写入数据sec
       if (SystemError == 1) {
           i2c_init();
           write_set_at24xx(i, i);
       }/*
       if (SystemError == 1) {
           i2c_init();
           write_set_at24xx(i, i);
       }
       if (SystemError == 1) {
           i2c_init();
           write_set_at24xx(i, i);
       }*/
       __udelay(5);
   }
   __udelay(9);

for (i='a'; i<'z'; i++) {
       i2c_init();
       read_dat = read_set_at24xx(i);
       printk("add_%d: %c\t",i, read_dat);
       __udelay(5);
   }

printk("\n");

for (i=2; i< 10; i++) {
       i2c_init();
       read_dat = read_set_at24xx(i);
       printk("add_%d: %c\t",i, read_dat);
       __udelay(5);
   }

   copy_to_user(buffer, receivebuf, sizeof(receivebuf));
   return 0;
   /*printk("at24xx_read\n");
   int i;
   int v[4]; //存实际的电压值
   i2c_init();                  //I2C总线初始化
    adc_at24xx(0x04);

if(SystemError == 1)      //有错误，重新来
   {
       printk("SystemError: %d\n", SystemError);
       i2c_init();                  //I2C总线初始化
        adc_at24xx(0x04);
   }

   for(i=0;i<4;i++)
   {
       printk("AD_%d: %d\t\n", i, receivebuf[i]); //显示通道0
       v[2]=receivebuf[i]/51;   //AD值转换为3位BCD码，最大为5.00V。
        v[2]=v[2];   //转换为ACSII码
        v[3]=receivebuf[i]%51;   //余数暂存

        v[3]=v[3]*10;    //计算小数第一位
        v[1]=v[3]/51;
        v[1]=v[1];   //转换为ACSII码

        v[3]=v[3]%51;
        v[3]=v[3]*10;    //计算小数第二位
        v[0]=v[3]/51;                                                                             //
        v[0]=v[0]; //转换为ACSII码

       printk("AD_%d: %d.%d%dV\t\n", i, v[2], v[1], v[0]);
   }
   copy_to_user(buffer, receivebuf, sizeof(receivebuf));
   return 0;
   */
}
/*写命令，在此置空*/
static int at24xx_write(struct file *file, const char *buffer, size_t count, loff_t * ppos)
{
   printk("at24xx_write\n");
   char b[10];
   char *a = b;//kmalloc(100, GFP_KERNEL);
   int i;
   int len;
   len = sizeof(buffer);
   copy_from_user(a,buffer, count);
   for (i=0; i < count; i++) {
       i2c_init();
       write_set_at24xx(i+2, *(a++));
   }
   printk("len: %s\n", a);
   return count;
}

static int at24xx_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk (KERN_INFO "device closed\n");
return 0;
}

static long at24xx_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
return 0;
}

static struct file_operations at24xx_fops = {
   .owner           = THIS_MODULE,
   .open   =   at24xx_open,
   .read = at24xx_read,
   .write = at24xx_write,
   .unlocked_ioctl   = at24xx_ioctl,
   .release = at24xx_release,
};

static struct miscdevice at24xx_dev = {
   .minor           = MISC_DYNAMIC_MINOR,
   .name           = DEVICE_NAME,
   .fops           = &at24xx_fops,
};

static int __init at24xx_dev_init(void) {
int ret;
int i;

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(i), S3C_GPIO_OUTPUT);
           gpio_set_value(S5PV210_GPE0(i), 1);
       }
   }

ret = misc_register(&at24xx_dev);

printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n");

return ret;
}

static void __exit at24xx_dev_exit(void) {
int i;

for (i = 0; i < 1; i++) {
       gpio_free(S5PV210_GPE0(3));
       gpio_free(S5PV210_GPE0(4));
   }

misc_deregister(&at24xx_dev);
}

module_init(at24xx_dev_init);
module_exit(at24xx_dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");

转载于:https://www.cnblogs.com/minglicnblogs/p/3967431.html

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