2. I2C子系统–mpu6050驱动实验¶

本章我们以板载MPU6050为例讲解i2c驱动程序的编写，本章主要分为五部分内容。

第一部分，i2c基本知识，回忆i2c物理总线和基本通信协议。
第二部分，linux下的i2c驱动框架。
第三部分，i2c总线驱动代码拆解。
第四部分，i2c设备驱动的核心函数。
第五部分，MPU6050驱动以及测试程序。

2.1. i2c基本知识¶

2.1.1. i2c物理总线¶

如上图所示，i2c支持一主多从，各设备地址独立，标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s。总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。

I2C物理总线使用两条总线线路，SCL和SDA。

SCL：时钟线，数据收发同步
SDA：数据线，传输具体数据

2.1.2. i2c基本通信协议¶

2.1.2.1. 起始信号(S)与停止信号(P)¶

当SCL线为高电平时，SDA线由高到低的下降沿，为传输开始标志(S)。直到主设备发出结束信号(P)，否则总线状态一直为忙。结束标志(P)为，当SCL线为高电平时，SDA线由低到高的上升沿。

2.1.2.2. 数据格式与应答信号(ACK/NACK)¶

i2c的数据字节定义为8-bits长度，对每次传送的总字节数量没有限制,但对每一次传输必须伴有一个应答(ACK)信号，其时钟由主设备提供，而真正的应答信号由从设备发出，在时钟为高时，通过拉低并保持SDA的值来实现。如果从设备忙，它可以使 SCL保持在低电平，这会强制使主设备进入等待状态。当从设备空闲后，并且释放时钟线，原来的数据传输才会继续。

2.1.2.3. 主机与从机通信¶

开始标志(S)发出后，主设备会传送一个7位的Slave地址，并且后面跟着一个第8位，称为Read/Write位。 R/W位表示主设备是在接受从设备的数据还是在向其写数据。然后，主设备释放SDA线，等待从设备的应答信号(ACK)。每个字节的传输都要跟随有一个应答位。应答产生时，从设备将SDA线拉低并且在SCL为高电平时保持低。数据传输总是以停止标志（P）结束，然后释放通信线路。然而，主设备也可以产生重复的开始信号去操作另一台从设备，而不发出结束标志。综上可知，所有的SDA信号变化都要在SCL时钟为低电平时进行，除了开始和结束标志

2.1.2.4. i2c对mpu6050进行数据读写¶

单字节写入

连续字节写入

对MPU6050进行写操作时，主设备发出开始标志(S)和写地址(地址位加一个R/W位，0为写)。 MPU6050产生应答信号。然后主设备开始传送寄存器地址(RA)，接到应答后，开始传送寄存器数据，然后仍然要有应答信号，连续写入多字节时依次类推。

单字节读出

连续字节读出

对MPU6050进行读操作时，主设备发出开始标志(S)和读地址(地址位加一个R/W位，1为读)。等待MPU6050产生应答信号。然后发送寄存器地址，告诉MPU6050读哪一个寄存器。紧接着，收到应答信号后，主设备再发一个开始信号，然后发送从设备读地址。 MPU6050产生应答信号并开始发送寄存器数据。通信以主设备产生的拒绝应答信号(NACK)和结束标志(P)结束。

学过单片机的用户对i2c协议并不陌生，这里只是简单的讲解，如果忘记可参考 【野火®】零死角玩转STM32 中i2c章节。

2.2. i2c驱动框架¶

在编写单片机裸机i2c驱动时我们需要根据i2c协议手动配置i2c控制寄存器使其能够输出起始信号、停止信号、数据信息等等。

在Linux系统中则采用了总线、设备驱动模型。我们之前讲解的平台设备也是采用了这种模型，只不过平台总线是一个虚拟的总线。

我们知道一个i2c(例如i2c1)上可以挂在多个i2c设备，例如MPU6050、i2c接口的OLED显示屏、摄像头（摄像头通过i2c接口发送控制信息）等等，这些设备共用一个i2c，这个i2c的驱动我们称为i2c总线驱动。而对应具体的设备,例如mpu6050的驱动就是i2c设备驱动。这样我们要使用mpu6050就需要拥有“两个驱动”一个是i2c总线驱动和mpu6050设备驱动。

i2c总线驱动由芯片厂商提供（驱动复杂，官方提供了经过测试的驱动，我们直接用），
mpu6050设备驱动可以从mpu6050芯片厂家那里获得（不确定有），也可以我们手动编写。

如上图所示，i2c驱动框架包括i2c总线驱动、具体某个设备的驱动。

i2c总线包括i2c设备(i2c_client)和i2c驱动(i2c_driver), 当我们向linux中注册设备或驱动的时候，按照i2c总线匹配规则进行配对，配对成功，则可以通过i2c_driver中.prob函数创建具体的设备驱动。在现代linux中，i2c设备不再需要手动创建，而是使用设备树机制引入，设备树节点是与paltform总线相配合使用的。所以需先对i2c总线包装一层paltform总线，当设备树节点转换为平台总线设备时，我们在进一步将其转换为i2c设备，注册到i2c总线中。

设备驱动创建成功，我们还需要实现设备的文件操作接口(file_operations),file_operations中会使用到内核中i2c核心函数(i2c系统已经实现的函数，专门开放给驱动工程师使用)。使用这些函数会涉及到i2c适配器，也就是i2c控制器。由于ic2控制器有不同的配置，所有linux将每一个i2c控制器抽象成i2c适配器对象。这个对象中存在一个很重要的成员变量——Algorithm，Algorithm中存在一系列函数指针，这些函数指针指向真正硬件操作代码。

2.2.1. 关键数据结构¶

在开始拆解i2c驱动框架的源码之前，先了解其中几个重要的对象。

struct i2c_adapter

i2c_适配器对应一个i2c控制器，是用于标识物理i2c总线以及访问它所需的访问算法的结构。

i2c_adapter结构体(内核源码/include/linux/i2c.h)¶

/*
 * i2c_adapter is the structure used to identify a physical i2c bus along
 * with the access algorithms necessary to access it.
 */
struct i2c_adapter {
    struct module *owner;
    unsigned int class;               /* classes to allow probing for */
    const struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */
    void *algo_data;

    /* data fields that are valid for all devices   */
    struct rt_mutex bus_lock;

    int timeout;                    /* in jiffies */
    int retries;
    struct device dev;              /* the adapter device */

    int nr;
    char name[48];
    struct completion dev_released;

    struct mutex userspace_clients_lock;
    struct list_head userspace_clients;

    struct i2c_bus_recovery_info *bus_recovery_info;
    const struct i2c_adapter_quirks *quirks;
};

algo： struct i2c_algorithm 结构体，访问总线的算法；
dev： struct device 结构体，控制器，表明这是一个设备。

struct i2c_algorithm

i2c_algorithm是对i2c通信方法的抽象接口，这个抽象接口使得不同芯片上的i2c外设，能使用i2c总线模型。

struct i2c_algorithm结构体用于指定访问总线（i2c）的算法，结构体中包含了几个函数指针成员，不同的厂商根据自身硬件的特性，来自行实现自己的i2c传输功能。

更直白的说，i2c设备例如mpu6050、i2c接口的oled屏等等，就会通过这些函数接口使用i2c总线实现收、发数据的。在i2c的总线驱动中会实现这些（部分）函数。

i2c_algorithm结构体(内核源码/include/linux/i2c.h)¶

struct i2c_algorithm {
    /* If an adapter algorithm can't do I2C-level access, set master_xfer
       to NULL. If an adapter algorithm can do SMBus access, set
       smbus_xfer. If set to NULL, the SMBus protocol is simulated
       using common I2C messages */
    /* master_xfer should return the number of messages successfully
       processed, or a negative value on error */
    int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
                       int num);
    int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
                       unsigned short flags, char read_write,
                       u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);

    /* To determine what the adapter supports */
    u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);

#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
    int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);
    int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};

master_xfer： 作为主设备时的发送函数，应该返回成功处理的消息数，或者在出错时返回负值。
smbus_xfer： smbus是一种i2c协议的协议，如硬件上支持，可以实现这个接口。

struct i2c_client

表示i2c从设备

i2c_client结构体(内核源码/include/linux/i2c.h)¶

    struct i2c_client {
            unsigned short flags;           /* div., see below              */
            unsigned short addr;            /* chip address - NOTE: 7bit    */

            char name[I2C_NAME_SIZE];
            struct i2c_adapter *adapter;    /* the adapter we sit on        */
            struct device dev;              /* the device structure         */
            int init_irq;                   /* irq set at initialization    */
            int irq;                        /* irq issued by device         */
            struct list_head detected;
            #if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
                    i2c_slave_cb_t slave_cb;        /* callback for slave mode      */
            #endif
    };

flags： :I2C_CLIENT_TEN表示设备使用10位芯片地址，I2C客户端PEC表示它使用SMBus数据包错误检查
addr： addr在连接到父适配器的I2C总线上使用的地址。
name： 表示设备的类型，通常是芯片名。
adapter： struct i2c_adapter 结构体，管理托管这个I2C设备的总线段。
dev： Driver model设备节点。
init_irq： 作为从设备时的发送函数。
irq： 表示该设备生成的中断号。
detected： struct list_head i2c的成员_驱动程序.客户端列表或i2c核心的用户空间设备列表。
slave_cb： 使用适配器的I2C从模式时回调。适配器调用它来将从属事件传递给从属驱动程序。i2c_客户端识别连接到i2c总线的单个设备（即芯片）。暴露在Linux下的行为是由管理设备的驱动程序定义的。

struct i2c_driver

i2c设备驱动程序

i2c_driver结构体(内核源码/include/linux/i2c.h)¶

    struct i2c_driver {
            unsigned int class;

            int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
            int (*remove)(struct i2c_client *);

            struct device_driver driver;
            const struct i2c_device_id *id_table;

            int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);

            const unsigned short *address_list;
            struct list_head clients;

            ...
    };

probe： i2c设备和i2c驱动匹配后，回调该函数指针。
id_table： struct i2c_device_id 要匹配的从设备信息。
address_list： 设备地址
clients： 设备链表
detect： 设备探测函数

2.3. i2c总线驱动¶

i2c总线驱动由芯片厂商提供，如果我们使用ST官方提供的Linux内核，i2c总线驱动已经保存在内核中，并且默认情况下已经编译进内核。

下面结合源码简单介绍i2c总线的运行机制。

1、注册I2C总线
2、将I2C驱动添加到I2C总线的驱动链表中
3、遍历I2C总线上的设备链表，根据i2c_device_match函数进行匹配，如果匹配调用i2c_device_probe函数
4、i2c_device_probe函数会调用I2C驱动的probe函数

i2c总线定义

i2c总线定义(内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c)¶

    struct bus_type i2c_bus_type = {
            .name           = "i2c",
            .match          = i2c_device_match,
            .probe          = i2c_device_probe,
            .remove         = i2c_device_remove,
            .shutdown       = i2c_device_shutdown,
    };

i2c总线维护着两个链表（I2C驱动、I2C设备），管理I2C设备和I2C驱动的匹配和删除等

i2c总线注册

linux启动之后，默认执行i2c_init。

i2c总线注册(内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c)¶

static int __init i2c_init(void)
{
        int retval;
        ...
        retval = bus_register(&i2c_bus_type);
        if (retval)
                return retval;

        is_registered = true;
        ...
        retval = i2c_add_driver(&dummy_driver);
        if (retval)
                goto class_err;

        if (IS_ENABLED(CONFIG_OF_DYNAMIC))
                WARN_ON(of_reconfig_notifier_register(&i2c_of_notifier));
        if (IS_ENABLED(CONFIG_ACPI))
                WARN_ON(acpi_reconfig_notifier_register(&i2c_acpi_notifier));

        return 0;
        ...
}

第5行：bus_register注册总线i2c_bus_type，总线定义如上所示。
第11行：i2c_add_driver注册设备dummy_driver。

i2c设备和i2c驱动匹配规则

i2c设备和i2c驱动匹配规则(内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c)¶

static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
    struct i2c_client       *client = i2c_verify_client(dev);
    struct i2c_driver       *driver;

    /* Attempt an OF style match */
    if (i2c_of_match_device(drv->of_match_table, client))
        return 1;

    /* Then ACPI style match */
    if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
        return 1;

    driver = to_i2c_driver(drv);

    /* Finally an I2C match */
    if (i2c_match_id(driver->id_table, client))
        return 1;

    return 0;
}

of_driver_match_device： 设备树匹配方式，比较 I2C 设备节点的 compatible 属性和 of_device_id 中的 compatible 属性
acpi_driver_match_device： ACPI 匹配方式
i2c_match_id： i2c总线传统匹配方式，比较 I2C设备名字和 i2c驱动的id_table->name 字段是否相等

在i2c总线驱动代码源文件中，我们只简单介绍重要的几个点，如果感兴趣可自行阅读完整的i2c驱动源码。通常情况下，看驱动程序首先要找到驱动的入口和出口函数，驱动入口和出口位于驱动的末尾，如下所示。

驱动入口和出口函数(内核源码/drivers/i2c/busses/i2c-st.c)¶

static struct platform_driver st_i2c_driver = {
    .driver = {
        .name = "st-i2c",
        .of_match_table = st_i2c_match,
        .pm = ST_I2C_PM,
    },
    .probe = st_i2c_probe,
    .remove = st_i2c_remove,
};

module_platform_driver(st_i2c_driver);

驱动注册函数module_platform_driver很简单，我们可以从中得到i2c驱动是一个平台驱动，并且我们知道平台驱动结构体是“st_i2c_driver”，平台驱动结构体如下所示。

平台设备驱动结构体(内核源码/drivers/i2c/busses/i2c-st.c)¶

static const struct of_device_id st_i2c_match[] = {
    { .compatible = "st,comms-ssc-i2c", },
    { .compatible = "st,comms-ssc4-i2c", },
    {},
    };
MODULE_DEVICE_TABLE(of, st_i2c_match);

static struct platform_driver st_i2c_driver = {
    .driver = {
        .name = "st-i2c",
        .of_match_table = st_i2c_match,
        .pm = ST_I2C_PM,
    },
    .probe = st_i2c_probe,
    .remove = st_i2c_remove,
};

第1-5行：是i2c驱动的匹配表，用于和设备树节点匹配，
第8-16行：是初始化的平台设备结构体，从这个结构体我们可以找到.prob函数，.prob函数的作用我们都很清楚，通常情况下该函数实现设备的基本初始化。

以下是.porbe函数的内容。

i2c驱动 .probe函数(内核源码/drivers/i2c/busses/i2c-st.c)¶

static int st_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
    struct st_i2c_dev *i2c_dev;
    struct resource *res;
    u32 clk_rate;
    struct i2c_adapter *adap;
    int ret;

    i2c_dev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*i2c_dev), GFP_KERNEL);
    if (!i2c_dev)
        return -ENOMEM;

    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    i2c_dev->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    if (IS_ERR(i2c_dev->base))
        return PTR_ERR(i2c_dev->base);

    i2c_dev->irq = irq_of_parse_and_map(np, 0);
    if (!i2c_dev->irq) {
        dev_err(&pdev->dev, "IRQ missing or invalid\n");
        return -EINVAL;
    }

    i2c_dev->clk = of_clk_get_by_name(np, "ssc");
    if (IS_ERR(i2c_dev->clk)) {
        dev_err(&pdev->dev, "Unable to request clock\n");
        return PTR_ERR(i2c_dev->clk);
    }

    i2c_dev->mode = I2C_MODE_STANDARD;
    ret = of_property_read_u32(np, "clock-frequency", &clk_rate);
    if (!ret && (clk_rate == I2C_MAX_FAST_MODE_FREQ))
        i2c_dev->mode = I2C_MODE_FAST;

    i2c_dev->dev = &pdev->dev;

    ret = devm_request_threaded_irq(&pdev->dev, i2c_dev->irq,
            NULL, st_i2c_isr_thread,
            IRQF_ONESHOT, pdev->name, i2c_dev);
    if (ret) {
        dev_err(&pdev->dev, "Failed to request irq %i\n", i2c_dev->irq);
        return ret;
    }

    pinctrl_pm_select_default_state(i2c_dev->dev);
    /* In case idle state available, select it */
    pinctrl_pm_select_idle_state(i2c_dev->dev);

    ret = st_i2c_of_get_deglitch(np, i2c_dev);
    if (ret)
        return ret;

    adap = &i2c_dev->adap;
    i2c_set_adapdata(adap, i2c_dev);
    snprintf(adap->name, sizeof(adap->name), "ST I2C(%pa)", &res->start);
    adap->owner = THIS_MODULE;
    adap->timeout = 2 * HZ;
    adap->retries = 0;
    adap->algo = &st_i2c_algo;
    adap->bus_recovery_info = &st_i2c_recovery_info;
    adap->dev.parent = &pdev->dev;
    adap->dev.of_node = pdev->dev.of_node;

    init_completion(&i2c_dev->complete);

    ret = i2c_add_adapter(adap);
    if (ret)
        return ret;

    platform_set_drvdata(pdev, i2c_dev);

    dev_info(i2c_dev->dev, "%s initialized\n", adap->name);

    return 0;
}

第10-12行：为st_i2c_dev结构体申请空间，后面会详述这个结构体。
第14-17行：获取reg属性，这里使用的是内核提供的“platform_get_resource”它实现的功能和我们使用of函数获取reg属性相同。这里的代码获取得到了i2c的基地址，并且使用“devm_ioremap_resource”将其转化为虚拟地址。
第19-23行：获取中断号，在i2c的设备树节点中定义了中断，这里获取得到的中断号申请中断时会用到，获取函数使用的是内核提供的函数irq_of_parse_and_map。
第25-34行：获取时钟配置并配置。

剩余的都是pm功耗管理，adapter的配置了，比较简单，最终使用i2c_add_adapter将平台驱动注册到bus中。

下面我们来看看st_i2c_dev结构体，它是切实用于产商芯片和linux平台关联的桥梁。

st_i2c_dev结构体¶

struct st_i2c_dev {
    struct i2c_adapter      adap;
    struct device           *dev;
    void __iomem            *base;
    struct completion       complete;
    int                     irq;
    struct clk              *clk;
    int                     mode;
    u32                     scl_min_width_us;
    u32                     sda_min_width_us;
    struct st_i2c_client    client;
    bool                    busy;
};

st_i2c_dev结构体成员较多，保存了厂商的i2c控制器信息以及即将注册到总线中的adapter适配器，通过这个结构体，可以关联linux下的i2c总线模型和产商芯片驱动功能。

adap： 即将注册到总线中的adapter适配器
irq： 保存i2c的中断号
clk： clk结构体保存时钟相关信息
busy： 驱动状态

在前面的probe函数函数中，第7行定义了一个adap结构体指针，用于指向初始化st_i2c_dev结构体中的adap成员。又通过55行的i2c_set_adapdata函数，将adap关联回st_i2c_dev变量i2c_dev。这里可以简单的理解成一个环形，两个结构体互相关联，

在57到67行里，将即将要注册到系统中的adap进行了初始化。

我们重点看60行的：“adap->algo = &st_i2c_algo;”，它就是用于初始化“访问i2c总线的传输算法”。“st_i2c_algo”定义如下。

i2c_algorithm结构体实例st_i2c_algo¶

static const struct i2c_algorithm st_i2c_algo = {
    .master_xfer = st_i2c_xfer,
    .functionality = st_i2c_func,
};

st_i2c_algo结构体内指定了两个函数，它们就是外部访问i2c总线的接口:

函数st_i2c_func只是用于返回I2C总线提供的功能。
函数st_i2c_xfer真正实现访问i2c外设，进行数据传输。

st_i2c_xfer函数定义如下：

st_i2c_xfer函数¶

static int st_i2c_xfer(struct i2c_adapter *i2c_adap,
                    struct i2c_msg msgs[], int num)
{
    struct st_i2c_dev *i2c_dev = i2c_get_adapdata(i2c_adap);
    int ret, i;

    i2c_dev->busy = true;

    ret = clk_prepare_enable(i2c_dev->clk);
    if (ret) {
        dev_err(i2c_dev->dev, "Failed to prepare_enable clock\n");
        return ret;
    }

    pinctrl_pm_select_default_state(i2c_dev->dev);

    st_i2c_hw_config(i2c_dev);

    for (i = 0; (i < num) && !ret; i++)
        ret = st_i2c_xfer_msg(i2c_dev, &msgs[i], i == 0, i == num - 1);

    pinctrl_pm_select_idle_state(i2c_dev->dev);

    clk_disable_unprepare(i2c_dev->clk);

    i2c_dev->busy = false;

    return (ret < 0) ? ret : i;
}

在编写设备驱动如mpu6050的驱动时，我们会使用“i2c_transfer”函数执行数据的传输，i2c_transfer函数最终就是调用st_i2c_xfer函数实现具体的收发工作。届时我们会详细介绍i2c_transfer函数的用法。

在st_i2c_xfer中，实际的收发又是通过st_i2c_xfer_msg来完成，函数实现如下：

st_i2c_xfer_msg函数¶

static int st_i2c_xfer_msg(struct st_i2c_dev *i2c_dev, struct i2c_msg *msg,
                bool is_first, bool is_last)
{
    struct st_i2c_client *c = &i2c_dev->client;
    u32 ctl, i2c, it;
    unsigned long timeout;
    int ret;

    c->addr         = i2c_8bit_addr_from_msg(msg);
    c->buf          = msg->buf;
    c->count        = msg->len;
    c->xfered       = 0;
    c->result       = 0;
    c->stop         = is_last;

    reinit_completion(&i2c_dev->complete);

    ctl = SSC_CTL_EN | SSC_CTL_MS | SSC_CTL_EN_RX_FIFO | SSC_CTL_EN_TX_FIFO;
    st_i2c_set_bits(i2c_dev->base + SSC_CTL, ctl);

    i2c = SSC_I2C_TXENB;
    if (c->addr & I2C_M_RD)
        i2c |= SSC_I2C_ACKG;
    st_i2c_set_bits(i2c_dev->base + SSC_I2C, i2c);

    /* Write slave address */
    st_i2c_write_tx_fifo(i2c_dev, c->addr);

    /* Pre-fill Tx fifo with data in case of write */
    if (!(c->addr & I2C_M_RD))
        st_i2c_wr_fill_tx_fifo(i2c_dev);

    it = SSC_IEN_NACKEN | SSC_IEN_TEEN | SSC_IEN_ARBLEN;
    writel_relaxed(it, i2c_dev->base + SSC_IEN);

    if (is_first) {
        ret = st_i2c_wait_free_bus(i2c_dev);
        if (ret)
            return ret;

        st_i2c_set_bits(i2c_dev->base + SSC_I2C, SSC_I2C_STRTG);
    }

    timeout = wait_for_completion_timeout(&i2c_dev->complete,
            i2c_dev->adap.timeout);
    ret = c->result;

    if (!timeout) {
        dev_err(i2c_dev->dev, "Write to slave 0x%x timed out\n",
                c->addr);
        ret = -ETIMEDOUT;
    }

    i2c = SSC_I2C_STOPG | SSC_I2C_REPSTRTG;
    st_i2c_clr_bits(i2c_dev->base + SSC_I2C, i2c);

    writel_relaxed(SSC_CLR_SSCSTOP | SSC_CLR_REPSTRT,
            i2c_dev->base + SSC_CLR);

    return ret;
}

这里就不带大家展开了，操作内容都是比较针对底层外设寄存器的。

至此我们的i2c平台驱动就给大家分析完了，probe函数完成了i2c的基本初始化并将其添加到了系统中。驱动中也实现i2c对外接口函数。我们在初始化i2c_adapter结构体时已经初始化了访问总线算法结构体i2c_algorithm，在前面也介绍过了。

那么总结整个probe函数，主要完成了两个工作。第一，初始化i2c硬件，第二，初始化一个可以访问i2c外设的i2c_adapter结构体，并将其添加到系统中。

2.4. i2c设备驱动核心函数¶

i2c_add_adapter()

向linux系统注册一个i2c适配器

注册一个i2c适配器（内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c）¶

//linux系统自动设置i2c适配器编号(adapter->nr)
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
//手动设置i2c适配器编号(adapter->nr)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adapter)

参数：

adapter： i2c物理控制器对应的适配器

返回值：

成功： 0
失败： 负数

i2c_add_driver()宏

注册一个i2c驱动（内核源码/include/linux/i2c.h）¶

1	#define i2c_add_driver(driver)

这个宏函数的本质是调用了i2c_register_driver()函数，函数如下。

i2c_register_driver()函数

注册一个i2c驱动（内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c）¶

int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)

参数：

owner： 一般为 THIS_MODULE
driver： 要注册的 i2c_driver.

返回值：

成功： 0
失败： 负数

i2c_transfer()函数

i2c_transfer()函数最终就是调用我们前面讲到的st_i2c_xfer()函数来实现数据传输。

收发i2c消息（内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c）¶

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

参数：

adap ： struct i2c_adapter 结构体，收发消息所使用的i2c适配器，i2c_client 会保存其对应的 i2c_adapter
msgs： struct i2c_msg 结构体，i2c要发送的一个或多个消息
num ： 消息数量，也就是msgs的数量

返回值：

成功： 发送的msgs的数量
失败： 负数

i2c_msg结构体

描述一个iic消息（内核源码/include/uapi/linux/i2c.h）¶

struct i2c_msg {
    __u16 addr;     /* slave address                        */
    __u16 flags;
    ...
    __u16 len;              /* msg length                           */
    __u8 *buf;              /* pointer to msg data                  */
};

addr： iic设备地址
flags： 消息传输方向和特性。I2C_M_RD：表示读取消息；0：表示发送消息。
len： 消息数据的长度
buf： 字符数组存放消息，作为消息的缓冲区

i2c_master_send()函数

发送一个i2c消息（内核源码/include/linux/i2c.h）¶

static inline int i2c_master_send(const struct i2c_client *client,
                const char *buf, int count)
{
    return i2c_transfer_buffer_flags(client, (char *)buf, count, 0);
};

i2c_master_recv()函数

接收一个i2c消息（内核源码/include/linux/i2c.h）¶

static inline int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client,
                char *buf, int count)
{
    return i2c_transfer_buffer_flags(client, buf, count, I2C_M_RD);
};

i2c_transfer_buffer_flags()函数

发送一个i2c消息（内核源码/drivers/i2c/i2c-core-base.c）¶

int i2c_transfer_buffer_flags(const struct i2c_client *client, char *buf,
                int count, u16 flags)
{
    int ret;
    struct i2c_msg msg = {
        .addr = client->addr,
        .flags = flags | (client->flags & I2C_M_TEN),
        .len = count,
        .buf = buf,
    };

    ret = i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);

    /*
    * If everything went ok (i.e. 1 msg transferred), return #bytes
    * transferred, else error code.
    */
    return (ret == 1) ? count : ret;
}

下面以mpu6050为例讲解如何编写i2c设备驱动。

2.5. mpu6050驱动实验¶

2.5.1. 硬件介绍¶

本节实验使用到 STM32MP1 开发板上的 MPU6050。

MPU6050是一款运动处理传感器，它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计。

2.5.1.1. 硬件原理图分析¶

MPU6050是通过i2c连接到开发板的，其中传感器上的SDA和SCL连到开发板i2c1; 开发板要控制MPU6050需要先复用这两个引脚为i2c控制器引脚。

查看MPU芯片手册我们可以知道，MPU6050的slave地址为b110100X，七位字长，最低有效位X由AD0管脚上的逻辑电平决定。从原理图上可以看到，AD0接地，则地址为b1101000，也就是0x68。

2.5.1.2. 设备树¶

由上面的原理图分析，我们可以得到下面的mpu6050的设备树插件。

i2c设备树插件¶

// SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0+ OR BSD-3-Clause)
/*
* Copyright (C) STMicroelectronics 2018 - All Rights Reserved
* Author: Alexandre Torgue <alexandre.torgue@st.com>.
*/

/dts-v1/;
/plugin/;
//#include "../stm32mp157c.dtsi"
#include <dt-bindings/pinctrl/stm32-pinfunc.h>
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include <dt-bindings/mfd/st,stpmic1.h>
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>

/{
    fragment@0{
        target=<&i2c1>;
        __overlay__{
            pinctrl-names = "default", "sleep";
            pinctrl-0 = <&i2c1_pins_a>;
            pinctrl-1 = <&i2c1_pins_sleep_a>;
            i2c-scl-rising-time-ns = <100>;
            i2c-scl-falling-time-ns = <7>;
            status = "okay";
            /delete-property/dmas;
            /delete-property/dma-names;
        };
    };
    fragment@1{
        target=<&pinctrl>;
        __overlay__{
            i2c1_pins_a: i2c1-0 {
                pins {
                    pinmux = <STM32_PINMUX('F', 14, AF5)>, /* I2C1_SCL */
                            <STM32_PINMUX('F', 15, AF5)>; /* I2C1_SDA */
                    bias-disable;
                    drive-open-drain;
                    slew-rate = <0>;
                };
            };

            i2c1_pins_sleep_a: i2c1-1 {
                pins {
                    pinmux = <STM32_PINMUX('F', 14, ANALOG)>, /* I2C1_SCL */
                            <STM32_PINMUX('F', 15, ANALOG)>; /* I2C1_SDA */
                };
            };
        };
    };
};

第17行：在i2c1节点下面添加新属性内容
第19-26行：添加pinctrl信息，以及i2c的各种属性
第30行：在pinctrl节点下面添加新的子节点i2c1_pins_a、i2c1_pins_sleep_a
第32-40行：设置i2c1_pins_a的状态使用的引脚功能。
第42-47行：设置i2c1_pins_sleep_a的状态使用的引脚功能。

mpu6050设备树插件¶

// SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0+ OR BSD-3-Clause)
/*
 * Copyright (C) STMicroelectronics 2018 - All Rights Reserved
 * Author: Alexandre Torgue <alexandre.torgue@st.com>.
 */

/dts-v1/;
/plugin/;
//#include "../stm32mp157c.dtsi"
#include <dt-bindings/pinctrl/stm32-pinfunc.h>
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include <dt-bindings/mfd/st,stpmic1.h>
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
#include <dt-bindings/interrupt-controller/irq.h>

/{
    fragment@0{
        target=<&i2c1>;
         __overlay__ {
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            mpu6050@68 {
                // compatible = "invensense,mpu6050";
                compatible = "fire,i2c_mpu6050";
                reg = <0x68>;
                interrupt-parent = <&gpiof>;
                interrupts = <13 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;
            };
         };
    };
};

第18行：添加MPU6050子节点
第23-24行：设置MPU6050子节点属性为”fire,i2c_mpu6050”，和驱动保持一致即可。我们注释掉了”invensense,mpu6050”，此属性可以使用到内核自带的mpu6050驱动，自带的mpu6050驱动是使用ii0子系统来实现的，感兴趣可自行研究。
第25行：设置reg属性，reg属性只需要指定MPU6050在i2c总线上的地址，原理图分析可知为0x68。
第26-27行：设置中断引脚信息

2.5.2. 实验代码讲解¶

2.5.2.1. 编程思路¶

i2c_mpu6050驱动实验编程思路如下：

分析硬件原理图，编写mpu6050的设备树插件，前面已实现。
编写mpu6050驱动程序，
编写简单测试应用程序。

2.5.2.2. mpu6050驱动实现¶

由于ST官方已经写好了i2c的总线驱动，mpu6050这个设备驱动就变得很简单，下面结合代码介绍mpu6050设别驱动实现。

和平台设备驱动类似，mpu6050驱动程序结构如下：

mpu6050驱动程序结构¶

static int i2c_write_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, u8 data)
{
    return 0;
}
static int i2c_read_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, void *data, u32 length)
{
    return 0;
}
static int mpu6050_init(void)
{
    return 0;
}

/*字符设备操作函数集，open函数实现*/
static int mpu6050_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}
/*字符设备操作函数集，.read函数实现*/
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
    return 0;
}
/*字符设备操作函数集，.release函数实现*/
static int mpu6050_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}
/*字符设备操作函数集*/
static struct file_operations mpu6050_chr_dev_fops =
    {
            .owner = THIS_MODULE,
            .open = mpu6050_open,
            .read = mpu6050_read,
            .release = mpu6050_release,
};

/*i2c总线设备函数集*/
static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    return 0;
}
static int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)
{
    /*删除设备*/
    return 0;
}

/*定义i2c总线设备结构体*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = {
    .probe = mpu6050_probe,
    .remove = mpu6050_remove,
    .id_table = gtp_device_id,
};

/*
 * 驱动初始化函数
 */
static int __init mpu6050_driver_init(void)
{
    return 0;
}

/*
 * 驱动注销函数
 */
static void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{

}

module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

驱动程序可分为如下四部分内容（从下往上看）：

第49-73行：定义i2c总线设备结构体并实现i2c总线设备的注册和注销函数，在这里就是程驱动程序的入口和出口函数。
第38-47行：实现i2c总线设备结构体中定义的操作函数，主要是.prob匹配函数，在.prob函数中添加、注册一个字符设备，这个字符设备用于实现mpu6050的具体功能。
第14-36行：定义并实现字符设备操作函数集。在应用程序中的open、read操作传到内核后就是执行这些函数，所以他们要真正实现对mpu6050的初始化以及读取转换结果。
第1-12行：具体的读、写mpu6050的函数，它们被第三部分的函数调用，用户自行定义。

下面我们将按照这四部分内容介绍mpu6050设备驱动程序实现。

2.5.2.2.1. 驱动入口和出口函数实现¶

驱动入口和出口函数仅仅用于注册、注销i2c设备驱动，代码如下：

mpu6050驱动入口和出口函数实现(linux_driver/I2c_MPU6050/i2c_mpu6050.c)¶

/*定义ID 匹配表*/
static const struct i2c_device_id gtp_device_id[] = {
    {"fire,i2c_mpu6050", 0},
    {}};

/*定义设备树匹配表*/
static const struct of_device_id mpu6050_of_match_table[] = {
    {.compatible = "fire,i2c_mpu6050"},
    {/* sentinel */}};

/*定义i2c设备结构体*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = {
    .probe = mpu6050_probe,
    .remove = mpu6050_remove,
    .id_table = gtp_device_id,
    .driver = {
            .name = "fire,i2c_mpu6050",
            .owner = THIS_MODULE,
            .of_match_table = mpu6050_of_match_table,
    },
};

/*
*驱动初始化函数
*/
static int __init mpu6050_driver_init(void)
{
    int ret;
    pr_info("mpu6050_driver_init\n");
    ret = i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
    return ret;
}

/*
*驱动注销函数
*/
static void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
    pr_info("mpu6050_driver_exit\n");
    i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}

module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

第1-9行：定义设备树匹配表。
第13-14行： .probe和.remove，它们是i2c设备的操作函数，.prob函数在匹配成功后会执行,设备注销之前.remove函数会执行，稍后我们会实现这两个函数。
第12-21行：定义的i2c设备驱动结构体mpu6050_driver，和我们之前学习的平台设备驱动类似，一个“结构体”代表了一个设备。结构体内主要成员介绍如下， “.id_table”和“.of_match_table”，它们用于和匹配设备树节点，具体实现如代码如第二行、第七行。
第26-41行：就是我们常说的驱动入口和出口函数。在入口函数内我们调用“i2c_add_driver”函数添加一个i2c设备驱动。在出口函数内调用“i2c_del_driver”函数删除一个i2c设备驱动。它们的参数都只有一个i2c设备驱动结构体。

2.5.2.2.2. .prob函数和.remove函数实现¶

通常情况下.prob用于实现一些初始化工作，.remove用于实现退出之前的清理工作。 mpu6050需要初始化的内容很少，我们放到了字符设备的.open函数中实现.prob函数只需要添加、注册一个字符设备即可。程序源码如下所示：

mpu6050驱动.prob和.remove函数实现(linux_driver/I2c_MPU6050/i2c_mpu6050.c)¶

static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    int ret = -1; //保存错误状态码
    printk(KERN_EMERG "\t  match successed  \n");
    //采用动态分配的方式，获取设备编号，次设备号为0
    ret = alloc_chrdev_region(&mpu6050_devno, 0, DEV_CNT, DEV_NAME);
    if (ret < 0)
    {
            printk("fail to alloc mpu6050_devno\n");
            goto alloc_err;
    }
    ...
}


static int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)
{
    /*删除设备*/
    device_destroy(class_mpu6050, mpu6050_devno);     //清除设备
    class_destroy(class_mpu6050);                                     //清除类
    cdev_del(&mpu6050_chr_dev);                                               //清除设备号
    unregister_chrdev_region(mpu6050_devno, DEV_CNT); //取消注册字符设备
    return 0;
}

.prob函数仅仅注册了一个字符设备，注册字符设备已经在之前的驱动程序中多次使用，这里不再赘述。
.remove函数工作是注销字符设备。

2.5.2.2.3. 实现字符设备操作函数集¶

在.prob函数中添加了一个字符设备，mpu6050的初始化以及转换结果的读取都在这个字符设备的操作函数中实现，其中最主要是.open 和.read函数。下面是这两个函数的实现。

.open函数实现(我们在.open函数中配置mpu6050)，具体代码如下：

open函数实现(linux_driver/I2c_MPU6050/i2c_mpu6050.c)¶

/*字符设备操作函数集，open函数实现*/
static int mpu6050_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    // printk("\n mpu6050_open \n");
    /*向 mpu6050 发送配置数据，让mpu6050处于正常工作状态*/
    mpu6050_init();
    return 0;
}

/*初始化i2c
 *返回值，成功，返回0。失败，返回 -1
 */
static int mpu6050_init(void)
{
    int error = 0;
    /*配置mpu6050*/
    error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, PWR_MGMT_1, 0X00);
    error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, SMPLRT_DIV, 0X07);
    error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, CONFIG, 0X06);
    error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_CONFIG, 0X01);

    if (error < 0)
    {
            /*初始化错误*/
            printk(KERN_DEBUG "\n mpu6050_init error \n");
            return -1;
    }
    return 0;
}


/*通过i2c 向mpu6050写入数据
 *mpu6050_client：mpu6050的i2c_client结构体。
 *address, 数据要写入的地址，
 *data, 要写入的数据
 *返回值，错误，-1。成功，0
 */
static int i2c_write_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, u8 data)
{
    int error = 0;
    u8 write_data[2];
    struct i2c_msg send_msg; //要发送的数据结构体

    /*设置要发送的数据*/
    write_data[0] = address;
    write_data[1] = data;

    /*发送 iic要写入的地址 reg*/
    send_msg.addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
    send_msg.flags = 0;                                       //标记为发送数据
    send_msg.buf = write_data;                        //写入的首地址
    send_msg.len = 2;                                         //reg长度

    /*执行发送*/
    error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, &send_msg, 1);
    if (error != 1)
    {
            printk(KERN_DEBUG "\n i2c_transfer error \n");
            return -1;
    }
    return 0;
}

第2行：在.open函数中仅仅调用了我们自己编写的mpu6050_init函数。
第13-29行：调用i2c_write_mpu6050函数向mpu6050发送控制参数，控制参数可参考芯片手册，我们重点讲解函数i2c_write_mpu6050实现。
第33行：参数mpu6050_client是i2c_client类型的结构体，填入mpu6050设备对应的i2c_client结构体即可。
第34行：参数address，用于设置要写入的地址这个地址是要写入mpu6050的内部地址。
第35行：参数data, 指定要写入的数据。
第42行：定义struct i2c_msg结构体，用来装要发送数据。
第45-46行：写入数据时要先发送写入的地址然后发送要写入的数据，这里用长度为二的数组保存地址和数据
第49-52： i2c_msg结构体填入总线上的地址，标记发送数据，首地址，以及reg长度。
第55行： i2c_write_mpu6050函数，该函数是对i2c_transfer函数的封装，而i2c_transfer是系统提供的i2c设备驱动发送函数，根据之前讲解这个函数最终会调用i2c总线驱动里的函数，最终由i2c总线驱动执行收、发工作。我们这里要做的就是按照规定的格式编写要发送的数据。

mpu6050_read函数源码如下所示。

.read函数实现 (linux_driver/I2c_MPU6050/i2c_mpu6050.c)¶

/*字符设备操作函数集，.read函数实现*/
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{

    char data_H;
    char data_L;
    int error;
    short mpu6050_result[6]; //保存mpu6050转换得到的原始数据

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[0] = data_H << 8;
    mpu6050_result[0] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[1] = data_H << 8;
    mpu6050_result[1] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[2] = data_H << 8;
    mpu6050_result[2] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[3] = data_H << 8;
    mpu6050_result[3] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[4] = data_H << 8;
    mpu6050_result[4] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[5] = data_H << 8;
    mpu6050_result[5] += data_L;

    /*将读取得到的数据拷贝到用户空间*/
    error = copy_to_user(buf, mpu6050_result, cnt);

    if(error != 0)
    {
            printk("copy_to_user error!");
            return -1;
    }
    return 0;
}

.read函数很简单，大致分为如下两部分，重点是i2c_read_mpu6050函数的实现。

第10-38行：调用i2c_read_mpu6050函数读取mpu6050转换结果。
第41行：调用copy_to_user函数将转换得到的数据拷贝到用户空间。

i2c_read_mpu6050函数实现 (linux_driver/I2c_MPU6050/i2c_mpu6050.c)¶

static int i2c_read_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, void *data, u32 length)
{
    int error = 0;
    u8 address_data = address;
    struct i2c_msg mpu6050_msg[2];

    /*设置读取位置i2c_msg*/
    mpu6050_msg[0].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
    mpu6050_msg[0].flags = 0;                                       //标记为发送数据
    mpu6050_msg[0].buf = &address_data;                     //写入的首地址
    mpu6050_msg[0].len = 1;                                         //写入长度

    /*读取i2c_msg*/
    mpu6050_msg[1].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
    mpu6050_msg[1].flags = I2C_M_RD;                        //标记为读取数据
    mpu6050_msg[1].buf = data;                                      //读取得到的数据保存位置
    mpu6050_msg[1].len = length;                            //读取长度

    error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, mpu6050_msg, 2);

    if (error != 2)
    {
            printk(KERN_DEBUG "\n i2c_read_mpu6050 error \n");
            return -1;
    }
    return 0;
}

它与我们之前讲解的i2c_write_mpu6050函数很相似，结合源码介绍如下：

第1行：参数mpu6050_client是i2c_client类型的结构体，填入mpu6050设备对应的i2c_client结构体即可。参数address，用于设置要读取的地址这个地址是要读取的mpu6050的内部地址。参数data,保存读取得到的数据。参数length，指定去取长度，单位字节。
第3-5行：定义的一些变量，其中i2c_msg结构体，读取工作与写入不同，读取时需要先写入要读取的地址然后再执行读取。
第8-17行：初始化i2c_msg结构体。这里初始化了两个，第一个是写入要读取的地址，第二个执行读取，特别注意的是第一个i2c_msg结构体的flags设置为0（或者I2C_M_RD | I2C_M_REV_DIR_ADDR），第二个i2c_msg结构体的flags设置为1（或者I2C_M_RD）。
第19行：和i2c_write_mpu6050()函数相同，调用i2c_transfer函数，最终由i2c总线驱动执行收、发工作。

2.5.2.3. mpu6050测试应用程序实现¶

这里编写一个简单地测试应用程序测试驱动是否正常，很简单，只需要打开、读取、打印即可。测试代码如下所示。

mpu6050测试程序¶

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
    short resive_data[6];
    printf("led_tiny test\n");

    /*打开文件*/
    int fd = open("/dev/I2C1_mpu6050", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
            printf("open file : %s failed !\n", argv[0]);
            return -1;
    }

    /*读取数据*/
    int error = read(fd,resive_data,12);
    if(error < 0)
    {
        printf("write file error! \n");
        close(fd);
        /*判断是否关闭成功*/
    }

    printf("AX=%d, AY=%d, AZ=%d ",(int)resive_data[0],(int)resive_data[1],(int)resive_data[2]);
    printf("GX=%d, GY=%d, GZ=%d \n \n",(int)resive_data[3],(int)resive_data[4],(int)resive_data[5]);

    /*关闭文件*/
    error = close(fd);
    if(error < 0)
    {
        printf("close file error! \n");
    }

    return 0;
}

第8行：保存收到的 mpu6050转换结果数据，依次为 AX(x轴角度), AY, AZ 。GX(x轴加速度), GY ,GZ
第12-17行：打开MPU6050设备文件。
第20-29行：读取传感器是并打印

测试应用程序很简单，我们不过多介绍，只说明一点，在驱动的.read函数中我们每次读取了6050的AX, AY, AZ ，GX, GY ,GZ共六个short类型数据，在应用程序中每次读取也要读这么多。

2.5.3. 实验准备¶

2.5.3.1. 编译设备树插件¶

将 linux_driver/I2c_MPU6050/stm-fire-mpu6050-overlay.dts 拷贝到 内核源码/arch/arm/boot/dts/overlays/ 目录下。

如下命令编译设备树插件：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- stm32mp157_ebf_defconfig

make ARCH=arm -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

编译成功后生成的设备树插件文件（stm-fire-mpu6050.dtbo）位于源码目录下的 内核源码/arch/arm/boot/dts/overlays/，

2.5.3.2. 编译驱动程序和应用程序¶

将 linux_driver/I2c_MPU6050/ 拷贝到内核源码同级目录，执行里面的MakeFile，生成i2c_mpu6050.ko和6050_test_app

2.5.4. 程序运行结果¶

2.5.4.1. 加载设备树插件¶

通过SCP或NFS将编译好的设备树插件拷贝到开发板上。替换掉原来的设备树插件文件 /usr/lib/linux-image-4.19.94-stm-r1/overlays/stm-fire-mpu6050.dtbo 。

除此以外还需要将开发板上的i2c设备打开，打开/boot/目录下的uEnv.txt文件，修改如下内容。

重启开发板。

2.5.4.2. 测试效果¶

将先前编译好的i2c_mpu6050.ko驱动及测试app上传至开发板中。

加载i2c_mpu6050.ko，拿起开发板，运行6050_test_app即可看到如下效果。

注意：这里采集的是原始数据，所以波动较大是正常的。