0.测试环境说明

Linux的I2C子系统资料遍地都是，但是单看资料是不会明白驱动如何写的，所以选择了一个简单的器件，针对该器件有目的的写一个驱动实现最基本的器件设置和数据读取。

SHT20是一个采用标准I2C协议通信的温湿度传感器，其精度和特性在本次学习中无需关注。驱动基于的开发板环境如下表所示：

环境	参数
开发板型号	荣品RP-DV300B
芯片型号	Hi3516DV300
Kernel Version	4.9.37 SMP
SDK	Hi3516CV500_SDK_V2.0.1.0

1.设备树的修改

linux4.9.37版本使用设备树描述板级连接，在 /linux-4.9.37-smp/arch/arm/boot/dts 目录下的 hi3516dv300-demb.dts 文件中添加节点。

这里需要注意的是设备I2C地址使用的是不包含读写位的7位地址，I2C的频率应当适配硬件，SHT20支持的最高SCL频率为0.4MHz，这在手册上可以找到。

很多资料都是这样修改设备树的，但是这样修改之后，编译内核时出现如下警告（对设备树不是很了解，所以放任不管），这个警告并不影响器件运作。

2.设备驱动框架

SHT20挂接在I2C总线上，但是从设备类型看，依旧属于字符设备。从整体来看，驱动程序使用 i2c_add_driver() 和 i2c_del_driver() 函数实现设备在I2C总线上的挂载和卸载，使用 cdev_init() 、 cdev_add() 和 cdev_del() 函数实现对字符设备的注册和注销。

I2C核心实现设备的匹配，执行 .probe() 和 .remove() ，在 .probe() 函数中进行字符设备注册，将文件操作结构体填充并绑定到注册的字符设备上。这样对字符设备的访问便会从文件读写函数，通过 i2c_transfer() 向I2C适配器提交 struct i2c_msg 结构体报文实现。

多说无益，来看伪代码：

static int sht2x_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{filp->private_data=st_dev.client;/*此处初始化SHT2x器件（软复位）*/return 0;
}static int sht2x_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t count,loff_t *f_pos)
{struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)filp->private_data;/*对传感器数据进行读取*/copy_to_user(...);/*读回调返回值为驱动读到的有效数据长度*/return count;
}static int sht2x_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{return 0;
}static struct file_operations sht2x_fops=
{.owner         =THIS_MODULE,.read          =sht2x_read,.open          =sht2x_open,.release       =sht2x_release,
};static int sht2x_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{int ret;/*注册字符设备*/cdev_init(&st_dev.cdev,&sht2x_fops);cdev_add(&st_dev.cdev, ...);/*创建设备节点*/class_create(THIS_MODULE,"sht2xclass");device_create(dev_class,NULL,MKDEV(driver_major,0),NULL,"sht2x");st_dev.client=client;return 0;
FAIL:return ret;
}static int sht2x_remove(struct i2c_client *client)
{/*删除字符设备*/cdev_del(&st_dev.cdev);/*删除节点*/device_unregister(dev_class_device);class_destroy(dev_class);return 0;
}/*设备树方式*/
static struct of_device_id sht2x_of_match[] = {{ .compatible = "sensirion,sht2x", .data = NULL },{}
};static struct i2c_driver sht2x_driver =
{.driver ={.name  = "sht2x",.owner = THIS_MODULE,.of_match_table = sht2x_of_match,},.probe     = sht2x_probe,.remove    = sht2x_remove,.id_table  = sht2x_id,
};static int __init sht2x_init(void)
{return i2c_add_driver(&sht2x_driver);
}
module_init(sht2x_init);static void __exit sht2x_exit(void)
{i2c_del_driver(&sht2x_driver);
}
module_exit(sht2x_exit);

代码删除了大部分内容，但是依然可以看出上面所说的过程。这个过程对于学习过字符设备驱动的人来说非常简单。

3.I2C数据传输过程

3.1 struct i2c_msg

每一个 struct i2c_msg 结构体有自己的起始信号，在I2C适配器传输过程中，该结构体的数量取决于一次通信需要多少个起始信号。

I2C终止信号在一次 i2c_transfer() 函数调用完成后发送。在数据发送过程中，使用结构体的 .flag 标志位指定读写标志位。

static uint16_t i2c_read_reg(struct i2c_client *client, uint8_t reg, uint8_t *recv, uint32_t len)
{struct i2c_msg msg[2];/*首先使用IIC写模式传出要读取的寄存器地址*/msg[0].addr  = client->addr;msg[0].flags = 0;//0表示写msg[0].buf   = &reg;msg[0].len   = 1;/*然后使用IIC读模式读取从机传来的数据，具体长度由器件协议决定*/msg[1].addr = client->addr;msg[1].flags = I2C_M_RD;msg[1].buf = recv;//读取的数据存放的缓冲区指针msg[1].len = len;//要读取的长度由操作决定/*提交适配器执行消息动作*/ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
}

3.2 SHT20的数据收发

SHT20的中英文手册网上都有，为了方便在文末提供下载链接。

由于只是实现最简单的温湿度读取功能，所以在驱动中只需要实现以下三个函数：

1.设备打开时进行软复位，软复位之后等待15ms
2.主机模式下的温度读取
3.主机模式下的湿度读取

这是因为用户寄存器复位之后的模式为最高分辨率，本次无需更改即可使用。

上面两个图是从手册上摘出的。软件中只需要按照对应的命令写入数据即可。驱动程序将在文末【本文资源】中给出下载链接，就不在正文中粘贴了。

编写中对数据进行读取时需要注意两个细节。一是对读出的原始温湿度数据进行的处理，虽然上图中标明了Data位的MSB到LSB之间一共占据了14位，但是对高低位进行合并的时候却是高位对其的，手册中这样写道：

在进行物理换算时，后两位状态位应置‘0’

另一点需要注意的是，linux驱动中对浮点计算有问题，所以传感器输出的温湿度将在用户应用程序中进行计算。

4.I2C适配器超时等待时间的修改

在测试中，使用海思自带的I2C总线控制驱动进行数据的传输，在默认情况下，数据传输将出现如下问题：

在测试应用中每一次数据读取会出现这样的提示：

hibvt-i2c 120b2000.i2c: wait rx no empty timeout, RIS: 0x10, SR: 0xa0000

经查，这个提示出现在 linux-4.9.37-smp/drivers/i2c/busses/i2c-hibvt.c 文件中：

这表示在等待50us*1024≈51ms没有收到数据后，对本次I2C读取判定超时，这与上面逻辑分析仪中测的的情况相符。由于SHT20在最高分辨率下温度的转换需要66ms（逻辑分析仪同样证实这一点），

所以修复上面的错误可以采用两种方式进行：降低传感器测量分辨率或者增大I2C读超时时间，本文采取后者。

正常对SHT20的温度读取波形如下所示（其中红点表示停止信号，显示过密起始信号隐去了）：

最终读取的温湿度如图所示：

本文资源

百度网盘链接： https://pan.baidu.com/s/1iOG4FrrvNUgLUctqSZn1Ag

提取码： aqwq

参考

1.Linux驱动开发（十八）：I2C驱动

————2020-6-13 @燕卫博————

从零开始学习linux的I2C设备驱动框架——写一个简单的SHT20驱动相关推荐

驱动开发之六 --- 一个简单的显示驱动之一 [译文]
这个系列的文章在网上到处都是这里也不清楚谁才是原文作者我这里做个整理,标注一下希望大家能看的更加舒服一点目录 (一)驱动开发一个简单的显示驱动 (二)驱动开发一个简单的显示驱动 (三)驱动开发一 ...
##HTML做小米官网，好复杂，以后用框架写一个简单的
小米官网<!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8&q ...
ROS的学习（十六）用C++写一个简单的服务器(service)和客户端(client)
我们将创建一个服务器节点add_two_ints_server,它将会收到两个整数,并且返回它们的和.切换目录到之前建立的beginner_tutorials包下: cd ~/catkin_ws/sr ...
ROS的学习（十四）用C++写一个简单的接收者
打开一个终端,进入到beginner_tutorials包下面: cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials 编辑文件 src/listener.cpp: vim sr ...
ROS的学习（十二）用C++写一个简单的发布者
节点是一个可执行程序,它连接到了ROS的网络系统中.我们将会创建一个发布者,也就是说话者节点,它将会持续的广播一个信息. 改变目录到之前所建立的那个包下: cd ~/catkin_ws/src/beg ...
linux access源码,从零开始学习Linux：Day04 源码安装Nginx 。acess/status/referer
从零开始学习Linux:Day04 源码安装Nginx .acess/status/referer 常见web服务器有IIS,apche,nginx,tomcat,tengine等等,现在nginx使 ...
linux的led驱动的实验总结,linux设备驱动归纳总结（五）：4.写个简单的LED驱动
linux设备驱动归纳总结(五):4.写个简单的LED驱动 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ...
驱动框架5——基于驱动框架写led驱动
以下内容源于朱有鹏<物联网大讲堂>课程的学习整理,如有侵权,请告知删除. 五.基于驱动框架写led驱动1 1.分析 (1)参考哪里? drivers/leds/leds-s3c24xx. ...
实战！手把手教你如何编写一个Linux驱动并写一个支持物联网的LED演示demo
目录一.开发环境二. 准备工作: 1. 创建一个项目工程目录 2. 创建输出与目标目录 3.头文件目录 4. 建立源代码src目录 5. 使用git管理你的项目三.编写LED驱动三.一准备工 ...

从零开始学习linux的I2C设备驱动框架——写一个简单的SHT20驱动

目录