【正点原子Linux连载】第六十二章Linux SPI驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南

正点原子 · 发表于 2020-7-9 10:26:01

本帖最后由正点原子于 2020-10-26 12:03 编辑

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第六十二章Linux SPI驱动实验

上一章我们讲解了如何编写Linux下的I2C设备驱动，SPI也是很常用的一个串行通信协议，本章我们就来学习一下如何在Linux下编写SPI设备驱动。本章实验的最终目的就是驱动I.MX6U-ALPHA开发板上的ICM-20608这个SPI接口的六轴传感器，可以在应用程序中读取ICM-20608的原始传感器数据。

62.1 Linux下SPI驱动框架简介
SPI驱动框架和I2C很类似，都分为主机控制器驱动和设备驱动，主机控制器也就是发SOC的SPI控制器接口。比如在裸机篇中的《第二十七章SPI实验》，我们编写了bsp_spi.c和bsp_spi.h这两个文件，这两个文件是I.MX6U的SPI控制器驱动，我们编写好SPI控制器驱动以后就可以直接使用了，不管是什么SPI设备，SPI控制器部分的驱动都是一样，我们的重点就落在了种类繁多的SPI设备驱动。
62.1.1 SPI主机驱动
SPI主机驱动就是SOC的SPI控制器驱动，类似I2C驱动里面的适配器驱动。Linux内核使用spi_master表示SPI主机驱动，spi_master是个结构体，定义在include/linux/spi/spi.h文件中，内容如下(有缩减)：
示例代码62.1.1.1 spi_master结构体

315struct spi_master {
316struct device dev;
317
318 struct list_head list;
......
326 s16 bus_num;
327
328/* chipselects will be integral to many controllers; some others
329 * might use board-specific GPIOs.
330 */
331 u16 num_chipselect;
332
333/* some SPI controllers pose alignment requirements on DMAable
334 * buffers; let protocol drivers know about these requirements.
335 */
336 u16 dma_alignment;
337
338/* spi_device.mode flags understood by this controller driver */
339 u16 mode_bits;
340
341/* bitmask of supported bits_per_word for transfers */
342 u32 bits_per_word_mask;
......
347/* limits on transfer speed */
348 u32 min_speed_hz;
349 u32 max_speed_hz;
350
351/* other constraints relevant to this driver */
352 u16 flags;
......
359/* lock and mutex for SPI bus locking */
360 spinlock_t bus_lock_spinlock;
361struct mutex bus_lock_mutex;
362
363/* flag indicating that the SPI bus is locked for exclusive use */
364bool bus_lock_flag;
......
372int(*setup)(struct spi_device *spi);
373
......
393int(*transfer)(struct spi_device *spi,
394struct spi_message *mesg);
......
434 int(*transfer_one_message)(struct spi_master *master,
435struct spi_message *mesg);
......
462};

复制代码

      第393行，transfer函数，和i2c_algorithm中的master_xfer函数一样，控制器数据传输函数。
      第434行，transfer_one_message函数，也用于SPI数据发送，用于发送一个spi_message，SPI的数据会打包成spi_message，然后以队列方式发送出去。
也就是SPI主机端最终会通过transfer函数与SPI设备进行通信，因此对于SPI主机控制器的驱动编写者而言transfer函数是需要实现的，因为不同的SOC其SPI控制器不同，寄存器都不一样。和I2C适配器驱动一样，SPI主机驱动一般都是SOC厂商去编写的，所以我们作为SOC的使用者，这一部分的驱动就不用操心了，除非你是在SOC原厂工作，内容就是写SPI主机驱动。
      SPI主机驱动的核心就是申请spi_master，然后初始化spi_master，最后向Linux内核注册spi_master。
      1、spi_master申请与释放
      spi_alloc_master函数用于申请spi_master，函数原型如下：

struct spi_master *spi_alloc_master(struct device *dev,
unsigned size)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
      dev：设备，一般是platform_device中的dev成员变量。
      size：私有数据大小，可以通过spi_master_get_devdata函数获取到这些私有数据。
      返回值：申请到的spi_master。
      spi_master的释放通过spi_master_put函数来完成，当我们删除一个SPI主机驱动的时候就需要释放掉前面申请的spi_master，spi_master_put函数原型如下：

void spi_master_put(struct spi_master *master)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
      master：要释放的spi_master。
      返回值：无。
      2、spi_master的注册与注销
      当spi_master初始化完成以后就需要将其注册到Linux内核，spi_master注册函数为spi_register_master，函数原型如下：
int spi_register_master(struct spi_master *master)
函数参数和返回值含义如下：
      master：要注册的spi_master。
      返回值：0，成功；负值，失败。
      I.MX6U的SPI主机驱动会采用spi_bitbang_start这个API函数来完成spi_master的注册，spi_bitbang_start函数内部其实也是通过调用spi_register_master函数来完成spi_master的注册。
      如果要注销spi_master的话可以使用spi_unregister_master函数，此函数原型为：

void spi_unregister_master(struct spi_master *master)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
      master：要注销的spi_master。
      返回值：无。
      如果使用spi_bitbang_start注册spi_master的话就要使用spi_bitbang_stop来注销掉spi_master。
62.1.2 SPI设备驱动
      spi设备驱动也和i2c设备驱动也很类似，Linux内核使用spi_driver结构体来表示spi设备驱动，我们在编写SPI设备驱动的时候需要实现spi_driver。spi_driver结构体定义在include/linux/spi/spi.h文件中，结构体内容如下：
示例代码62.1.1.2 spi_driver结构体

180struct spi_driver {
180conststruct spi_device_id *id_table;
180int(*probe)(struct spi_device *spi);
180int(*remove)(struct spi_device *spi);
180void(*shutdown)(struct spi_device *spi);
180struct device_driver driver;
180};

复制代码

可以看出，spi_driver和i2c_driver、platform_driver基本一样，当SPI设备和驱动匹配成功以后probe函数就会执行。
同样的，spi_driver初始化完成以后需要向Linux内核注册，spi_driver注册函数为spi_register_driver，函数原型如下：

int spi_register_driver(struct spi_driver *sdrv)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
sdrv：要注册的spi_driver。
      返回值：0，注册成功；赋值，注册失败。
      注销SPI设备驱动以后也需要注销掉前面注册的spi_driver，使用spi_unregister_driver函数完成spi_driver的注销，函数原型如下：
void spi_unregister_driver(struct spi_driver *sdrv)
函数参数和返回值含义如下：
sdrv：要注销的spi_driver。
      返回值：无。
      spi_driver注册示例程序如下：
示例代码62.1.1.3 spi_driver注册示例程序

1 /* probe函数 */
2staticint xxx_probe(struct spi_device *spi)
3{
4 /* 具体函数内容 */
5 return0;
6}
7
8/* remove函数 */
9staticint xxx_remove(struct spi_device *spi)
10{
11 /* 具体函数内容 */
12 return0;
13}
14/* 传统匹配方式ID列表 */
15staticconststruct spi_device_id xxx_id[]={
16 {"xxx",0},
17 {}
18};
19
20/* 设备树匹配列表 */
21staticconststruct of_device_id xxx_of_match[]={
22 {.compatible ="xxx"},
23 {/* Sentinel */}
24};
25
26/* SPI驱动结构体 */
27staticstruct spi_driver xxx_driver ={
28 .probe = xxx_probe,
29 .remove = xxx_remove,
30 .driver ={
31 .owner = THIS_MODULE,
32 .name ="xxx",
33 .of_match_table = xxx_of_match,
34 },
35 .id_table = xxx_id,
36};
37
38/* 驱动入口函数 */
39staticint __init xxx_init(void)
40{
41 return spi_register_driver(&xxx_driver);
42}
43
44/* 驱动出口函数 */
45staticvoid __exit xxx_exit(void)
46{
47 spi_unregister_driver(&xxx_driver);
48}
49
50 module_init(xxx_init);
51 module_exit(xxx_exit);

复制代码

      第1~36行，spi_driver结构体，需要SPI设备驱动人员编写，包括匹配表、probe函数等。和i2c_driver、platform_driver一样，就不详细讲解了。
      第39~42行，在驱动入口函数中调用spi_register_driver来注册spi_driver。
      第45~48行，在驱动出口函数中调用spi_unregister_driver来注销spi_driver。
62.1.3 SPI设备和驱动匹配过程
      SPI设备和驱动的匹配过程是由SPI总线来完成的，这点和platform、I2C等驱动一样，SPI总线为spi_bus_type，定义在drivers/spi/spi.c文件中，内容如下：
示例代码62.1.3.1 spi_bus_type结构体

131struct bus_type spi_bus_type ={
132.name ="spi",
133.dev_groups = spi_dev_groups,
134.match = spi_match_device,
135.uevent = spi_uevent,
136};

复制代码

可以看出，SPI设备和驱动的匹配函数为spi_match_device，函数内容如下：
示例代码62.1.3.2 spi_match_device函数

99staticint spi_match_device(struct device *dev,
struct device_driver *drv)
100{
101conststruct spi_device *spi = to_spi_device(dev);
102conststruct spi_driver *sdrv = to_spi_driver(drv);
103
104/* Attempt an OF style match */
105if(of_driver_match_device(dev, drv))
106return1;
107
108/* Then try ACPI */
109if(acpi_driver_match_device(dev, drv))
110return1;
111
112if(sdrv->id_table)
113return!!spi_match_id(sdrv->id_table, spi);
114
115return strcmp(spi->modalias, drv->name)==0;
116}

复制代码

spi_match_device函数和i2c_match_device函数的对于设备和驱动的匹配过程基本一样。
第105行，of_driver_match_device函数用于完成设备树设备和驱动匹配。比较SPI设备节点的compatible属性和of_device_id中的compatible属性是否相等，如果相当的话就表示SPI设备和驱动匹配。
      第109行，acpi_driver_match_device函数用于ACPI形式的匹配。
      第113行，i2c_match_id函数用于传统的、无设备树的I2C设备和驱动匹配过程。比较I2C设备名字和i2c_device_id的name字段是否相等，相等的话就说明I2C设备和驱动匹配。
      第115行，比较spi_device中modalias成员变量和device_driver中的name成员变量是否相等。
62.2 I.MX6U SPI主机驱动分析
      和I2C的适配器驱动一样，SPI主机驱动一般都由SOC厂商编写好了，打开imx6ull.dtsi文件，找到如下所示内容：
示例代码62.2.1 imx6ull.dtsi文件中的ecspi3节点内容

1 ecspi3: ecspi@02010000 {
2 #address-cells =<1>;
3 #size-cells =<0>;
4 compatible ="fsl,imx6ul-ecspi","fsl,imx51-ecspi";
5 reg =<0x020100000x4000>;
6 interrupts =<GIC_SPI 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
7 clocks =<&clks IMX6UL_CLK_ECSPI3>,
8<&clks IMX6UL_CLK_ECSPI3>;
9 clock-names ="ipg","per";
10 dmas =<&sdma 771>,<&sdma 872>;
11 dma-names ="rx","tx";
12 status ="disabled";
13};

复制代码

重点来看一下第4行的compatible属性值，compatible属性有两个值“fsl,imx6ul-ecspi”和“fsl,imx51-ecspi”，在Linux内核源码中搜素这两个属性值即可找到I.MX6U对应的ECSPI(SPI)主机驱动。I.MX6U的ECSPI主机驱动文件为drivers/spi/spi-imx.c，在此文件中找到如下内容：
示例代码62.2.2 spi_imx_driver结构体

694staticstruct platform_device_id spi_imx_devtype[]={
695{
696.name ="imx1-cspi",
697.driver_data =(kernel_ulong_t)&imx1_cspi_devtype_data,
698},{
699.name ="imx21-cspi",
700.driver_data =(kernel_ulong_t)&imx21_cspi_devtype_data,
......
713},{
714.name ="imx6ul-ecspi",
715.driver_data =(kernel_ulong_t)&imx6ul_ecspi_devtype_data,
716},{
717/* sentinel */
718}
719};
720
721staticconststruct of_device_id spi_imx_dt_ids[]={
722{.compatible ="fsl,imx1-cspi",.data =
&imx1_cspi_devtype_data,},
......
728{.compatible ="fsl,imx6ul-ecspi",.data =
&imx6ul_ecspi_devtype_data,},
729{/* sentinel */}
730};
731 MODULE_DEVICE_TABLE(of, spi_imx_dt_ids);
......
1338staticstruct platform_driver spi_imx_driver ={
1339.driver ={
1340.name = DRIVER_NAME,
1341.of_match_table = spi_imx_dt_ids,
1342.pm = IMX_SPI_PM,
1343},
1344.id_table = spi_imx_devtype,
1345.probe = spi_imx_probe,
1346.remove = spi_imx_remove,
1347};
1348 module_platform_driver(spi_imx_driver);

复制代码

      第714行，spi_imx_devtype为SPI无设备树匹配表。
      第721行，spi_imx_dt_ids为SPI设备树匹配表。
      第728行，“fsl,imx6ul-ecspi”匹配项，因此可知I.MX6U的ECSPI驱动就是spi-imx.c这个文件。
      第1338~1347行，platform_driver驱动框架，和I2C的适配器驱动一行，SPI主机驱动器采用了platfom驱动框架。当设备和驱动匹配成功以后spi_imx_probe函数就会执行。
spi_imx_probe函数会从设备树中读取相应的节点属性值，申请并初始化spi_master，最后调用spi_bitbang_start函数(spi_bitbang_start会调用spi_register_master函数)向Linux内核注册spi_master。
      对于I.MX6U来讲，SPI主机的最终数据收发函数为spi_imx_transfer，此函数通过如下层层调用最终实现SPI数据发送：

spi_imx_transfer
-> spi_imx_pio_transfer
-> spi_imx_push
-> spi_imx->tx

复制代码

spi_imx是个spi_imx_data类型的机构指针变量，其中tx和rx这两个成员变量分别为SPI数据发送和接收函数。I.MX6U SPI主机驱动会维护一个spi_imx_data类型的变量spi_imx，并且使用spi_imx_setupxfer函数来设置spi_imx的tx和rx函数。根据要发送的数据数据位宽的不同，分别有8位、16位和32位的发送函数，如下所示：

spi_imx_buf_tx_u8
spi_imx_buf_tx_u16
spi_imx_buf_tx_u32

复制代码

同理，也有8位、16位和32位的数据接收函数，如下所示：

spi_imx_buf_rx_u8
spi_imx_buf_rx_u16
spi_imx_buf_rx_u32

复制代码

我们就以spi_imx_buf_tx_u8这个函数为例，看看，一个自己的数据发送是怎么完成的，在spi-imx.c文件中找到如下所示内容：
示例代码62.2.3 spi_imx_buf_tx_u8函数

152 #define MXC_SPI_BUF_TX(type) \
153staticvoid spi_imx_buf_tx_##type(struct spi_imx_data *spi_imx) \
154{ \
155 type val =0; \
156 \
157if(spi_imx->tx_buf){ \
158 val =*(type *)spi_imx->tx_buf; \
159 spi_imx->tx_buf +=sizeof(type); \
160} \
161 \
162 spi_imx->count -=sizeof(type); \
163 \
164 writel(val, spi_imx->base + MXC_CSPITXDATA); \
165}
166
167 MXC_SPI_BUF_RX(u8)
168 MXC_SPI_BUF_TX(u8)

复制代码

      从示例代码62.2.3可以看出，spi_imx_buf_tx_u8函数是通过MXC_SPI_BUF_TX宏来实现的。第164行就是将要发送的数据值写入到ECSPI的TXDATA寄存器里面去，这和我们SPI裸机实验的方法一样。将第168行的MXC_SPI_BUF_TX(u8)展开就是spi_imx_buf_tx_u8函数。其他的tx和rx函数都是这样实现的，这里就不做介绍了。关于I.MX6U的主机驱动程序就讲解到这里，基本套路和I2C的适配器驱动程序类似。
62.3 SPI设备驱动编写流程
62.3.1 SPI设备信息描述
      1、IO的pinctrl子节点创建与修改
      首先肯定是根据所使用的IO来创建或修改pinctrl子节点，这个没什么好说的，唯独要注意的就是检查相应的IO有没有被其他的设备所使用，如果有的话需要将其删除掉！
      2、SPI设备节点的创建与修改
      采用设备树的情况下，SPI设备信息描述就通过创建相应的设备子节点来完成，我们可以打开imx6qdl-sabresd.dtsi这个设备树头文件，在此文件里面找到如下所示内容：
示例代码62.3.1.1 m25p80设备节点

308&ecspi1 {
309 fsl,spi-num-chipselects =<1>;
310 cs-gpios =<&gpio4 90>;
311 pinctrl-names ="default";
312 pinctrl-0=<&pinctrl_ecspi1>;
313 status ="okay";
314
315 flash: m25p80@0 {
316 #address-cells =<1>;
317 #size-cells =<1>;
318 compatible ="st,m25p32";
319 spi-max-frequency =<20000000>;
320 reg =<0>;
321};
322};

复制代码

      示例代码62.3.1.1是I.MX6Q的一款板子上的一个SPI设备节点，在这个板子的ECSPI接口上接了一个m25p80，这是一个SPI接口的设备。
      第309行，设置“fsl,spi-num-chipselects”属性为1，表示只有一个设备。
      第310行，设置“cs-gpios”属性，也就是片选信号为GPIO4_IO09。
      第311行，设置“pinctrl-names”属性，也就是SPI设备所使用的IO名字。
      第312行，设置“pinctrl-0”属性，也就是所使用的IO对应的pinctrl节点。
      第313行，将ecspi1节点的“status”属性改为“okay”。
      第315~320行，ecspi1下的m25p80设备信息，每一个SPI设备都采用一个子节点来描述其设备信息。第315行的“m25p80@0”后面的“0”表示m25p80的接到了ECSPI的通道0上。这个要根据自己的具体硬件来设置。
      第318行，SPI设备的compatible属性值，用于匹配设备驱动。
      第319行，“spi-max-frequency”属性设置SPI控制器的最高频率，这个要根据所使用的SPI设备来设置，比如在这里将SPI控制器最高频率设置为20MHz。
      第320行，reg属性设置m25p80这个设备所使用的ECSPI通道，和“m25p80@0”后面的“0”一样。
      我们一会在编写ICM20608的设备树节点信息的时候就参考示例代码62.3.1.1中的内容即可。
62.3.2 SPI设备数据收发处理流程
      SPI设备驱动的核心是spi_driver，这个我们已经在62.1.2小节讲过了。当我们向Linux内核注册成功spi_driver以后就可以使用SPI核心层提供的API函数来对设备进行读写操作了。首先是spi_transfer结构体，此结构体用于描述SPI传输信息，结构体内容如下：
示例代码62.3.2.1 spi_transfer结构体

603struct spi_transfer {
604/* it's ok if tx_buf == rx_buf (right?)
605 * for MicroWire, one buffer must be null
606 * buffers must work with dma_*map_single() calls, unless
607 * spi_message.is_dma_mapped reports a pre-existing mapping
608 */
609constvoid*tx_buf;
610void*rx_buf;
611unsigned len;
612
613 dma_addr_t tx_dma;
614 dma_addr_t rx_dma;
615struct sg_table tx_sg;
616struct sg_table rx_sg;
617
618unsigned cs_change:1;
619unsigned tx_nbits:3;
620unsigned rx_nbits:3;
621 #define SPI_NBITS_SINGLE 0x01/* 1bit transfer */
622 #define SPI_NBITS_DUAL 0x02/* 2bits transfer */
623 #define SPI_NBITS_QUAD 0x04/* 4bits transfer */
624 u8 bits_per_word;
625 u16 delay_usecs;
626 u32 speed_hz;
627
628struct list_head transfer_list;
629};

复制代码

      第609行，tx_buf保存着要发送的数据。
      第610行，rx_buf用于保存接收到的数据。
      第611行，len是要进行传输的数据长度，SPI是全双工通信，因此在一次通信中发送和接收的字节数都是一样的，所以spi_transfer中也就没有发送长度和接收长度之分。
      spi_transfer需要组织成spi_message，spi_message也是一个结构体，内容如下：
示例代码62.3.2.2 spi_message结构体

660struct spi_message {
661struct list_head transfers;
662
663struct spi_device *spi;
664
665unsigned is_dma_mapped:1;
......
678/* completion is reported through a callback */
679void(*complete)(void*context);
680void*context;
681unsigned frame_length;
682unsigned actual_length;
683int status;
684
685 /* for optional use by whatever driver currently owns the
686 * spi_message ... between calls to spi_async and then later
687 * complete(), that's the spi_master controller driver.
688 */
689struct list_head queue;
690void*state;
691};

复制代码

在使用spi_message之前需要对其进行初始化，spi_message初始化函数为spi_message_init，函数原型如下：

void spi_message_init(struct spi_message *m)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
m：要初始化的spi_message。
      返回值：无。
      spi_message初始化完成以后需要将spi_transfer添加到spi_message队列中，这里我们要用到spi_message_add_tail函数，此函数原型如下：
voidspi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
函数参数和返回值含义如下：
t：要添加到队列中的spi_transfer。
m：spi_transfer要加入的spi_message。
      返回值：无。
      spi_message准备好以后既可以进行数据传输了，数据传输分为同步传输和异步传输，同步传输会阻塞的等待SPI数据传输完成，同步传输函数为spi_sync，函数原型如下：

int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
spi：要进行数据传输的spi_device。
message：要传输的spi_message。
返回值：无。
异步传输不会阻塞的等到SPI数据传输完成，异步传输需要设置spi_message中的complete成员变量，complete是一个回调函数，当SPI异步传输完成以后此函数就会被调用。SPI异步传输函数为spi_async，函数原型如下：

int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)

复制代码

函数参数和返回值含义如下：
spi：要进行数据传输的spi_device。
message：要传输的spi_message。
      返回值：无。
      在本章实验中，我们采用同步传输方式来完成SPI数据的传输工作，也就是spi_sync函数。
      综上所述，SPI数据传输步骤如下：
      ①、申请并初始化spi_transfer，设置spi_transfer的tx_buf成员变量，tx_buf为要发送的数据。然后设置rx_buf成员变量，rx_buf保存着接收到的数据。最后设置len成员变量，也就是要进行数据通信的长度。
      ②、使用spi_message_init函数初始化spi_message。
      ③、使用spi_message_add_tail函数将前面设置好的spi_transfer添加到spi_message队列中。
      ④、使用spi_sync函数完成SPI数据同步传输。
      通过SPI进行n个字节的数据发送和接收的示例代码如下所示：
示例代码62.3.2.3 SPI数据读写操作

/* SPI多字节发送 */
staticint spi_send(struct spi_device *spi, u8 *buf,int len)
{
int ret;
struct spi_message m;
struct spi_transfer t ={
.tx_buf = buf,
.len = len,
};
spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message队列 */
ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步传输 */
return ret;
}
/* SPI多字节接收 */
staticint spi_receive(struct spi_device *spi, u8 *buf,int len)
{
int ret;
struct spi_message m;
struct spi_transfer t ={
.rx_buf = buf,
.len = len,
};
spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message队列 */
ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步传输 */
return ret;
}

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62.4 硬件原理图分析
本章实验硬件原理图参考26.2小节即可。
62.5 试验程序编写
本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->22_spi。
62.5.1 修改设备树
1、添加ICM20608所使用的IO
首先在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中添加ICM20608所使用的IO信息，在iomuxc节点中添加一个新的子节点来描述ICM20608所使用的SPI引脚，子节点名字为pinctrl_ecspi3，节点内容如下所示：
示例代码62.5.1.1 icm20608 IO节点信息

1 pinctrl_ecspi3: icm20608 {
2 fsl,pins =<
3 MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20 0x10b0 /* CS */
4 MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK 0x10b1 /* SCLK */
5 MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO 0x10b1 /* MISO */
6 MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI 0x10b1 /* MOSI */
7>;
8};

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UART2_TX_DATA这个IO是ICM20608的片选信号，这里我们并没有将其复用为ECSPI3的SS0信号，而是将其复用为了普通的GPIO。因为我们需要自己控制片选信号，所以将其复用为普通的GPIO。
2、在ecspi3节点追加icm20608子节点
在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中并没有任何向ecspi3节点追加内容的代码，这是因为NXP官方的6ULL EVK开发板上没有连接SPI设备。在imx6ull-alientek-emmc.dts文件最后面加入如下所示内容：
示例代码62.5.1.2 向ecspi3节点加入icm20608信息

1&ecspi3 {
2 fsl,spi-num-chipselects =<1>;
3 cs-gpio =<&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>;/* cant't use cs-gpios! */
4 pinctrl-names ="default";
5 pinctrl-0=<&pinctrl_ecspi3>;
6 status ="okay";
7
8 spidev: icm20608@0 {
9 compatible ="alientek,icm20608";
10 spi-max-frequency =<8000000>;
11 reg =<0>;
12};
13};

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      第2行，设置当前片选数量为1，因为就只接了一个ICM20608。
      第3行，注意！这里并没有用到“cs-gpios”属性，而是用了一个自己定义的“cs-gpio”属性，因为我们要自己控制片选引脚。如果使用“cs-gpios”属性的话SPI主机驱动就会控制片选引脚。
      第5行，设置IO要使用的pinctrl子节点，也就是我们在示例代码62.5.1.1中新建的pinctrl_ecspi3。
      第6行，imx6ull.dtsi文件中默认将ecspi3节点状态(status)设置为“disable”，这里我们要将其改为“okay”。
      第8~12行，icm20608设备子节点，因为icm20608连接在ECSPI3的第0个通道上，因此@后面为0。第9行设置节点属性兼容值为“alientek,icm20608”，第10行设置SPI最大时钟频率为8MHz，这是ICM20608的SPI接口所能支持的最大的时钟频率。第11行，icm20608连接在通道0上，因此reg为0。
      imx6ull-alientek-emmc.dts文件修改完成以后重新编译一下，得到新的dtb文件，并使用新的dtb启动Linux系统。
62.5.2 编写ICM20608驱动
新建名为“22_spi”的文件夹，然后在22_spi文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“spi”。工程创建好以后新建icm20608.c和icm20608reg.h这两个文件，icm20608.c为ICM20608的驱动代码，icm20608reg.h是ICM20608寄存器头文件。先在icm20608reg.h中定义好ICM20608的寄存器，输入如下内容(有省略，完成的内容请参考例程)：
示例代码62.5.2.1 icm20608reg.h文件内容

1 #ifndef ICM20608_H
2 #define ICM20608_H
3/***************************************************************
4 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
5 文件名 : icm20608reg.h
6作者 : 左忠凯
7版本 : V1.0
8描述 : ICM20608寄存器地址描述头文件
9其他 : 无
10论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
11日志 : 初版V1.0 2019/9/2 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #define ICM20608G_ID 0XAF/* ID值 */
14 #define ICM20608D_ID 0XAE/* ID值 */
15
16/* ICM20608寄存器
17 *复位后所有寄存器地址都为0，除了
18 *Register 107(0X6B) Power Management 1 = 0x40
19 *Register 117(0X75) WHO_AM_I = 0xAF或0xAE
20 */
21/* 陀螺仪和加速度自测(出产时设置，用于与用户的自检输出值比较） */
22 #define ICM20_SELF_TEST_X_GYRO 0x00
23 #define ICM20_SELF_TEST_Y_GYRO 0x01
24 #define ICM20_SELF_TEST_Z_GYRO 0x02
25 #define ICM20_SELF_TEST_X_ACCEL 0x0D
26 #define ICM20_SELF_TEST_Y_ACCEL 0x0E
27 #define ICM20_SELF_TEST_Z_ACCEL 0x0F
......
80/* 加速度静态偏移 */
81 #define ICM20_XA_OFFSET_H 0x77
82 #define ICM20_XA_OFFSET_L 0x78
83 #define ICM20_YA_OFFSET_H 0x7A
84 #define ICM20_YA_OFFSET_L 0x7B
85 #define ICM20_ZA_OFFSET_H 0x7D
86 #define ICM20_ZA_OFFSET_L 0x7E
87
88 #endif

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      接下来继续编写icm20608.c文件，因为icm20608.c文件内容比较长，因此这里就将其分开来讲解。
      1、icm20608设备结构体创建
      首先创建一个icm20608设备机构体，如下所示：
示例代码62.5.2.2 icm20608设备结构体创建

1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
......
22 #include <asm/io.h>
23 #include "icm20608reg.h"
24/***************************************************************
25 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
26文件名 : icm20608.c
27作者 : 左忠凯
28版本 : V1.0
29描述 : ICM20608 SPI驱动程序
30其他 : 无
31论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
32日志 : 初版V1.0 2019/9/2 左忠凯创建
33 ***************************************************************/
34 #define ICM20608_CNT 1
35 #define ICM20608_NAME "icm20608"
36
37struct icm20608_dev {
38 dev_t devid; /* 设备号 */
39 struct cdev cdev; /* cdev */
40 struct class *class; /* 类 */
41 struct device *device; /* 设备 */
42 struct device_node *nd; /* 设备节点 */
43 int major; /* 主设备号 */
44 void*private_data; /* 私有数据 */
45 int cs_gpio; /* 片选所使用的GPIO编号*/
46 signedint gyro_x_adc; /* 陀螺仪X轴原始值 */
47 signedint gyro_y_adc; /* 陀螺仪Y轴原始值 */
48 signedint gyro_z_adc; /* 陀螺仪Z轴原始值 */
49 signedint accel_x_adc; /* 加速度计X轴原始值 */
50 signedint accel_y_adc; /* 加速度计Y轴原始值 */
51 signedint accel_z_adc; /* 加速度计Z轴原始值 */
52 signedint temp_adc; /* 温度原始值 */
53};
54
55staticstruct icm20608_dev icm20608dev;

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      icm20608的设备结构体icm20608_dev没什么好讲的，重点看一下第44行的private_data，对于SPI设备驱动来讲最核心的就是spi_device。probe函数会向驱动提供当前SPI设备对应的spi_device，因此在probe函数中设置private_data为probe函数传递进来的spi_device参数。
      2、icm20608的spi_driver注册与注销
      对于SPI设备驱动，首先就是要初始化并向系统注册spi_driver，icm20608的spi_driver初始化、注册与注销代码如下：
示例代码62.5.2.3 icm20608的spi_driver初始化、注册与注销

1 /* 传统匹配方式ID列表 */
2staticconststruct spi_device_id icm20608_id[]={
3 {"alientek,icm20608",0},
4 {}
5};
6
7 /* 设备树匹配列表 */
8staticconststruct of_device_id icm20608_of_match[]={
9 {.compatible ="alientek,icm20608"},
10 {/* Sentinel */}
11};
12
13 /* SPI驱动结构体 */
14staticstruct spi_driver icm20608_driver ={
15 .probe = icm20608_probe,
16 .remove = icm20608_remove,
17 .driver ={
18 .owner = THIS_MODULE,
19 .name ="icm20608",
20 .of_match_table = icm20608_of_match,
21 },
22 .id_table = icm20608_id,
23};
24
25/*
26 * @description : 驱动入口函数
27 * @param : 无
28 * @return : 无
29 */
30staticint __init icm20608_init(void)
31{
32 return spi_register_driver(&icm20608_driver);
33}
34
35/*
36 * @description : 驱动出口函数
37 * @param : 无
38 * @return : 无
39 */
40staticvoid __exit icm20608_exit(void)
41{
42 spi_unregister_driver(&icm20608_driver);
43}
44
45 module_init(icm20608_init);
46 module_exit(icm20608_exit);
47 MODULE_LICENSE("GPL");
48 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

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      第2~5行，传统的设备和驱动匹配表。
      第8~11行，设备树的设备与驱动匹配表，这里只有一个匹配项：“alientek,icm20608”。
      第14~23行，icm20608的spi_driver结构体变量，当icm20608设备和此驱动匹配成功以后第15行的icm20608_probe函数就会执行。同样的，当注销此驱动的时候icm20608_remove函数会执行。
      第30~33行，icm20608_init函数为icm20608的驱动入口函数，在此函数中使用spi_register_driver向Linux系统注册上面定义的icm20608_driver。
      第40~43行，icm20608_exit函数为icm20608的驱动出口函数，在此函数中使用spi_unregister_driver注销掉前面注册的icm20608_driver。
      3、probe/remove函数
      icm20608_driver中的probe和remove函数内容如下所示：
示例代码62.5.2.4 probe和remove函数

1/*
2 * @description : spi驱动的probe函数，当驱动与
3 * 设备匹配以后此函数就会执行
4 * @param - client : spi设备
5 * @param - id : spi设备ID
6 *
7 */
8staticint icm20608_probe(struct spi_device *spi)
9{
10 int ret =0;
11
12 /* 1、构建设备号 */
13 if(icm20608dev.major){
14 icm20608dev.devid = MKDEV(icm20608dev.major,0);
15 register_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT,
ICM20608_NAME);
16 }else{
17 alloc_chrdev_region(&icm20608dev.devid,0, ICM20608_CNT,
ICM20608_NAME);
18 icm20608dev.major = MAJOR(icm20608dev.devid);
19 }
20
21 /* 2、注册设备 */
22 cdev_init(&icm20608dev.cdev,&icm20608_ops);
23 cdev_add(&icm20608dev.cdev, icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
24
25 /* 3、创建类 */
26 icm20608dev.class = class_create(THIS_MODULE, ICM20608_NAME);
27 if(IS_ERR(icm20608dev.class)){
28 return PTR_ERR(icm20608dev.class);
29 }
30
31 /* 4、创建设备 */
32 icm20608dev.device = device_create(icm20608dev.class,NULL,
icm20608dev.devid,NULL, ICM20608_NAME);
33 if(IS_ERR(icm20608dev.device)){
34 return PTR_ERR(icm20608dev.device);
35 }
36
37 /* 获取设备树中cs片选信号 */
38 icm20608dev.nd = of_find_node_by_path("/soc/aips-bus@02000000/
spba-bus@02000000/ecspi@02010000");
39 if(icm20608dev.nd ==NULL){
40 printk("ecspi3 node not find!\r\n");
41 return-EINVAL;
42 }
43
44 /* 2、获取设备树中的gpio属性，得到BEEP所使用的BEEP编号 */
45 icm20608dev.cs_gpio = of_get_named_gpio(icm20608dev.nd,
"cs-gpio",0);
46 if(icm20608dev.cs_gpio <0){
47 printk("can't get cs-gpio");
48 return-EINVAL;
49 }
50
51 /* 3、设置GPIO1_IO20为输出，并且输出高电平 */
52 ret = gpio_direction_output(icm20608dev.cs_gpio,1);
53 if(ret <0){
54 printk("can't set gpio!\r\n");
55 }
56
57 /*初始化spi_device */
58 spi->mode = SPI_MODE_0; /*MODE0，CPOL=0，CPHA=0 */
59 spi_setup(spi);
60 icm20608dev.private_data = spi;/* 设置私有数据 */
61
62 /* 初始化ICM20608内部寄存器 */
63 icm20608_reginit();
64 return0;
65}
66
67/*
68 * @description : spi驱动的remove函数，移除spi驱动的时候此函数会执行
69 * @param – client : spi设备
70 * @return : 0，成功;其他负值,失败
71 */
72staticint icm20608_remove(struct spi_device *spi)
73{
74 /* 删除设备 */
75 cdev_del(&icm20608dev.cdev);
76 unregister_chrdev_region(icm20608dev.devid, ICM20608_CNT);
77
78 /* 注销掉类和设备 */
79 device_destroy(icm20608dev.class, icm20608dev.devid);
80 class_destroy(icm20608dev.class);
81 return0;
82}

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      第8~65行，probe函数，当设备与驱动匹配成功以后此函数就会执行，第13~55行都是标准的注册字符设备驱动。其中在第38~49行获取设备节点中的“cs-gpio”属性，也就是获取到设备的片选IO。
      第58行，设置SPI为模式0，也就是CPOL=0，CPHA=0。
      第59行，设置好spi_device以后需要使用spi_setup配置一下。
      第60行，设置icm20608dev的private_data成员变量为spi_device。
      第63行，调用icm20608_reginit函数初始化ICM20608，主要是初始化ICM20608指定寄存器。
      第72~81行，icm20608_remove函数，注销驱动的时候此函数就会执行。
      4、icm20608寄存器读写与初始化
      SPI驱动的最终目的就是为了读写icm20608的寄存器，因此需要编写相应的寄存器读写函数，并且使用这些读写函数来完成对icm20608的初始化。icm20608的寄存器读写以及初始化代码如下：
示例代码62.5.2.5 icm20608寄存器读写以及出初始化

1/*
2 * @description : 从icm20608读取多个寄存器数据
3 * @param – dev : icm20608设备
4 * @param – reg : 要读取的寄存器首地址
5 * @param – val : 读取到的数据
6 * @param – len : 要读取的数据长度
7 * @return : 操作结果
8 */
9staticint icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg,
void*buf,int len)
10{
11int ret;
12unsignedchar txdata[len];
13struct spi_message m;
14struct spi_transfer *t;
15struct spi_device *spi =(struct spi_device *)dev->private_data;
16
17 gpio_set_value(dev->cs_gpio,0);/* 片选拉低，选中ICM20608 */
18 t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL);
19
20/* 第1次，发送要读取的寄存地址 */
21 txdata[0]= reg |0x80; /* 写数据的时候寄存器地址bit8要置1 */
22 t->tx_buf = txdata; /* 要发送的数据 */
23 t->len =1; /* 1个字节 */
24 spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
25 spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message */
26 ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步发送 */
27
28/* 第2次，读取数据 */
29 txdata[0]=0xff; /* 随便一个值，此处无意义 */
30 t->rx_buf = buf; /* 读取到的数据 */
31 t->len = len; /* 要读取的数据长度 */
32 spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
33 spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message*/
34 ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步发送 */
35
36 kfree(t); /* 释放内存 */
37 gpio_set_value(dev->cs_gpio,1); /* 片选拉高，释放ICM20608 */
38
39return ret;
40}
41
42/*
43 * @description : 向icm20608多个寄存器写入数据
44 * @param – dev : icm20608设备
45 * @param – reg : 要写入的寄存器首地址
46 * @param – val : 要写入的数据缓冲区
47 * @param – len : 要写入的数据长度
48 * @return : 操作结果
49 */
50static s32 icm20608_write_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg,
u8 *buf, u8 len)
51{
52int ret;
53
54unsignedchar txdata[len];
55struct spi_message m;
56struct spi_transfer *t;
57struct spi_device *spi =(struct spi_device *)dev->private_data;
58
59 t = kzalloc(sizeof(struct spi_transfer), GFP_KERNEL);
60 gpio_set_value(dev->cs_gpio,0); /* 片选拉低 */
61
62/* 第1次，发送要读取的寄存地址 */
63 txdata[0]= reg &~0x80; /* 写数据的时候寄存器地址bit8要清零 */
64 t->tx_buf = txdata; /* 要发送的数据 */
65 t->len =1; /* 1个字节 */
66 spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
67 spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message*/
68 ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步发送 */
69
70/* 第2次，发送要写入的数据 */
71 t->tx_buf = buf; /* 要写入的数据 */
72 t->len = len; /* 写入的字节数 */
73 spi_message_init(&m); /* 初始化spi_message */
74 spi_message_add_tail(t,&m);/* 将spi_transfer添加到spi_message*/
75 ret = spi_sync(spi,&m); /* 同步发送 */
76
77 kfree(t); /* 释放内存 */
78 gpio_set_value(dev->cs_gpio,1);/* 片选拉高，释放ICM20608 */
79return ret;
80}
81
82/*
83 * @description : 读取icm20608指定寄存器值，读取一个寄存器
84 * @param – dev : icm20608设备
85 * @param – reg : 要读取的寄存器
86 * @return : 读取到的寄存器值
87 */
88staticunsignedchar icm20608_read_onereg(struct icm20608_dev *dev,
u8 reg)
89{
90 u8 data =0;
91 icm20608_read_regs(dev, reg,&data,1);
92return data;
93}
94
95/*
96 * @description : 向icm20608指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
97 * @param – dev : icm20608设备
98 * @param – reg : 要写的寄存器
99 * @param – data : 要写入的值
100 * @return : 无
101 */
102
103staticvoid icm20608_write_onereg(struct icm20608_dev *dev, u8 reg,
u8 value)
104{
105 u8 buf = value;
106 icm20608_write_regs(dev, reg,&buf,1);
107}
108
109/*
110 * @description : 读取ICM20608的数据，读取原始数据，包括三轴陀螺仪、
111 * : 三轴加速度计和内部温度。
112 * @param - dev : ICM20608设备
113 * @return : 无。
114 */
115void icm20608_readdata(struct icm20608_dev *dev)
116{
117unsignedchar data[14];
118 icm20608_read_regs(dev, ICM20_ACCEL_XOUT_H, data,14);
119
120 dev->accel_x_adc =(signedshort)((data[0]<<8)| data[1]);
121 dev->accel_y_adc =(signedshort)((data[2]<<8)| data[3]);
122 dev->accel_z_adc =(signedshort)((data[4]<<8)| data[5]);
123 dev->temp_adc =(signedshort)((data[6]<<8)| data[7]);
124 dev->gyro_x_adc =(signedshort)((data[8]<<8)| data[9]);
125 dev->gyro_y_adc =(signedshort)((data[10]<<8)| data[11]);
126 dev->gyro_z_adc =(signedshort)((data[12]<<8)| data[13]);
127}
128/*
129 * ICM20608内部寄存器初始化函数
130 * @param : 无
131 * @return : 无
132 */
133void icm20608_reginit(void)
134{
135 u8 value =0;
136
137 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1,0x80);
138 mdelay(50);
139 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_1,0x01);
140 mdelay(50);
141
142 value = icm20608_read_onereg(&icm20608dev, ICM20_WHO_AM_I);
143 printk("ICM20608 ID = %#X\r\n", value);
144
145 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_SMPLRT_DIV,0x00);
146 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_GYRO_CONFIG,0x18);
147 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG,0x18);
148 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_CONFIG,0x04);
149 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_ACCEL_CONFIG2,0x04);
150 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_PWR_MGMT_2,0x00);
151 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_LP_MODE_CFG,0x00);
152 icm20608_write_onereg(&icm20608dev, ICM20_FIFO_EN,0x00);
153}

复制代码

      第9~40行，icm20608_read_regs函数，从icm20608中读取连续多个寄存器数据。
      第50~80行，icm20608_write_regs函数，向icm20608连续写入多个寄存器数据。
      第88~83行，icm20608_read_onereg函数，读取icm20608指定寄存器数据。
      第103~107行，icm20608_write_onereg函数，向icm20608指定寄存器写入数据。
      第115~126行，icm20608_readdata函数，读取icm20608六轴传感器和温度传感器原始数据值，应用程序读取icm20608的时候这些传感器原始数据就会上报给应用程序。
      第133~153行，icm20608_reginit函数，初始化icm20608，和我们spi裸机实验里面的初始化过程一样。
      5、字符设备驱动框架
      icm20608的字符设备驱动框架如下：
示例代码62.5.2.6 icm20608字符设备驱动

1/*
2 * @description : 打开设备
3 * @param – inode : 传递给驱动的inode
4 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做pr似有ate_data的成员变量
5 * 一般在open的时候将private_data似有向设备结构体。
6 * @return : 0 成功;其他失败
7 */
8staticint icm20608_open(struct inode *inode,struct file *filp)
9{
10 filp->private_data =&icm20608dev;/* 设置私有数据 */
11 return0;
12}
13
14/*
15 * @description : 从设备读取数据
16 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
17 * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
18 * @param - cnt : 要读取的数据长度
19 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
20 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
21 */
22static ssize_t icm20608_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt, loff_t *off)
23{
24 signedint data[7];
25 long err =0;
26 struct icm20608_dev *dev =(struct icm20608_dev *
)filp->private_data;
27
28 icm20608_readdata(dev);
29 data[0]= dev->gyro_x_adc;
30 data[1]= dev->gyro_y_adc;
31 data[2]= dev->gyro_z_adc;
32 data[3]= dev->accel_x_adc;
33 data[4]= dev->accel_y_adc;
34 data[5]= dev->accel_z_adc;
35 data[6]= dev->temp_adc;
36 err = copy_to_user(buf, data,sizeof(data));
37 return0;
38}
39
40/*
41 * @description : 关闭/释放设备
42 * @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
43 * @return : 0 成功;其他失败
44 */
45staticint icm20608_release(struct inode *inode,struct file *filp)
46{
47 return0;
48}
49
50/* icm20608操作函数 */
51staticconststruct file_operations icm20608_ops ={
52 .owner = THIS_MODULE,
53 .open = icm20608_open,
54 .read = icm20608_read,
55 .release = icm20608_release,
56};

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字符设备驱动框架没什么好说的，重点是第22~38行的icm20608_read函数，当应用程序调用read函数读取icm20608设备文件的时候此函数就会执行。此函数调用上面编写好的icm20608_readdata函数读取icm20608的原始数据并将其上报给应用程序。大家注意，在内核中尽量不要使用浮点运算，所以不要在驱动将icm20608的原始值转换为对应的实际值，因为会涉及到浮点计算。
62.5.3编写测试APP
新建icm20608App.c文件，然后在里面输入如下所示内容：
示例代码62.5.3.1 icm20608App.c文件代码

1 #include "stdio.h"
2 #include "unistd.h"
3 #include "sys/types.h"
4 #include "sys/stat.h"
5 #include "sys/ioctl.h"
6 #include "fcntl.h"
7 #include "stdlib.h"
8 #include "string.h"
9 #include <poll.h>
10 #include <sys/select.h>
11 #include <sys/time.h>
12 #include <signal.h>
13 #include <fcntl.h>
14/***************************************************************
16 文件名 : icm20608App.c
17作者 : 左忠凯
18版本 : V1.0
19描述 : icm20608设备测试APP。
20其他 : 无
21使用方法：./icm20608App /dev/icm20608
22论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
23日志 : 初版V1.0 2019/9/20 左忠凯创建
24 ***************************************************************/
25
26/*
27 * @description : main主程序
28 * @param - argc : argv数组元素个数
29 * @param - argv : 具体参数
30 * @return : 0 成功;其他失败
31 */
32int main(int argc,char*argv[])
33{
34 int fd;
35 char*filename;
36 signedint databuf[7];
37 unsignedchar data[14];
38 signedint gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
39 signedint accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
40 signedint temp_adc;
41
42 float gyro_x_act, gyro_y_act, gyro_z_act;
43 float accel_x_act, accel_y_act, accel_z_act;
44 float temp_act;
45
46 int ret =0;
47
48 if(argc !=2){
49 printf("Error Usage!\r\n");
50 return-1;
51 }
52
53 filename = argv[1];
54 fd = open(filename, O_RDWR);
55 if(fd <0){
56 printf("can't open file %s\r\n", filename);
57 return-1;
58 }
59
60 while(1){
61 ret = read(fd, databuf,sizeof(databuf));
62 if(ret ==0){/* 数据读取成功 */
63 gyro_x_adc = databuf[0];
64 gyro_y_adc = databuf[1];
65 gyro_z_adc = databuf[2];
66 accel_x_adc = databuf[3];
67 accel_y_adc = databuf[4];
68 accel_z_adc = databuf[5];
69 temp_adc = databuf[6];
70
71 /* 计算实际值 */
72 gyro_x_act =(float)(gyro_x_adc)/16.4;
73 gyro_y_act =(float)(gyro_y_adc)/16.4;
74 gyro_z_act =(float)(gyro_z_adc)/16.4;
75 accel_x_act =(float)(accel_x_adc)/2048;
76 accel_y_act =(float)(accel_y_adc)/2048;
77 accel_z_act =(float)(accel_z_adc)/2048;
78 temp_act =((float)(temp_adc)-25)/326.8+25;
79
80 printf("\r\n原始值:\r\n");
81 printf("gx = %d, gy = %d, gz = %d\r\n", gyro_x_adc,
gyro_y_adc, gyro_z_adc);
82 printf("ax = %d, ay = %d, az = %d\r\n", accel_x_adc,
accel_y_adc, accel_z_adc);
83 printf("temp = %d\r\n", temp_adc);
84 printf("实际值:");
85 printf("act gx = %.2f°/S, act gy = %.2f°/S,
act gz = %.2f°/S\r\n", gyro_x_act, gyro_y_act,
gyro_z_act);
86 printf("act ax = %.2fg, act ay = %.2fg,
act az = %.2fg\r\n", accel_x_act, accel_y_act,
accel_z_act);
87 printf("act temp = %.2f°C\r\n", temp_act);
88 }
89 usleep(100000);/*100ms */
90 }
91 close(fd);/* 关闭文件 */
92 return0;
93}

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第60~91行，在while循环中每隔100ms从icm20608中读取一次数据，读取到icm20608原始数据以后将其转换为实际值，比如陀螺仪就是角速度、加速度计就是g值。注意，我们在icm20608驱动中将陀螺仪和加速度计的测量范围全部设置到了最大，分别为±2000和±16g。因此，在计算实际值的时候陀螺仪使用16.4，加速度计使用2048。最终将传感器原始数据和得到的实际值显示在终端上。
62.6 运行测试
62.6.1 编译驱动程序和测试APP
1、编译驱动程序
编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为“icm20608.o”，Makefile内容如下所示：
示例代码62.6.1.1 Makefile文件

1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := icm20608.o
......
11 clean:
12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

复制代码

第4行，设置obj-m变量的值为“icm20608.o”。
输入如下命令编译出驱动模块文件：

make-j32

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编译成功以后就会生成一个名为“icm20608.ko”的驱动模块文件。
2、编译测试APP
在icm20608App.c这个测试APP中我们用到了浮点计算，而I.MX6U是支持硬件浮点的，因此我们在编译icm20608App.c的时候就可以使能硬件浮点，这样可以加速浮点计算。使能硬件浮点很简单，在编译的时候加入如下参数即可：

-march-armv7-a -mfpu-neon -mfloat=hard

复制代码

输入如下命令使能硬件浮点编译icm20608App.c这个测试程序：

arm-linux-gnueabihf-gcc -march=armv7-a -mfpu=neon -mfloat-abi=hard icm20608App.c -o icm20608App

复制代码

编译成功以后就会生成icm20608App这个应用程序，那么究竟有没有使用硬件浮点呢？使用arm-linux-gnueabihf-readelf查看一下编译出来的icm20608App就知道了，输入如下命令：

arm-linux-gnueabihf-readelf -A icm20608App

复制代码

结果如图62.6.1.1所示：

图62.6.1.1 icm20608App文件信息

从图62.6.1.1可以看出FPU架构为VFPv3，SIMD使用了NEON，并且使用了SP和DP，说明icm20608App这个应用程序使用了硬件浮点。
62.6.2 运行测试
将上一小节编译出来icm20608.ko和icm20608App这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中。输入如下命令加载icm20608.ko这个驱动模块。

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe icm20608.ko //加载驱动模块

复制代码

当驱动模块加载成功以后使用icm20608App来测试，输入如下命令：

./icm20608App /dev/icm20608

复制代码

测试APP会不断的从ICM20608中读取数据，然后输出到终端上，如图62.6.2.1所示：

图62.6.2.1 获取到的ICM20608数据

可以看出，开发板静止状态下，Z轴方向的加速度在1g左右，这个就是重力加速度。对于陀螺仪来讲，静止状态下三轴的角速度应该在0°/S左右。ICM20608内温度传感器采集到的温度在30多度左右，大家可以晃动一下开发板，这个时候陀螺仪和加速度计的值就会有变化。

armok. · 发表于 2020-7-9 19:44:20

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【正点原子Linux连载】第六十二章Linux SPI驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南

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