Linux驱动开发-编写PCF8591(ADC)芯片驱动

【摘要】 PCF8591是一个IIC总线接口的ADC/DAC转换芯片，功能比较强大，这篇文章就介绍在Linux系统里如何编写一个PCF8591的驱动，完成ADC数据采集，DAC数据输出。

1. PCF8591介绍

PCF8591是一个IIC总线接口的ADC/DAC转换芯片，功能比较强大，这篇文章就介绍在Linux系统里如何编写一个PCF8591的驱动，完成ADC数据采集，DAC数据输出。

下面是PCF8591的官方介绍-摘自中文手册:

PCF8591是具有I2C总线接口的8位A/D及D/A转换器。有4路A/D转换输入，1路D/A模拟输出。这就是说，它既可以作A/D转换也可以作D/A转换，A/D转换为逐次比较型。

PCF8591采用典型的I2C总线接口器件寻址方法，即总线地址由器件地址、引脚地址和方向位组成。飞利蒲公司规定A/D器件地址为1001。引脚地址为A2A1A0，其值由用户选择，因此I2C系统中最多可接8个具有I2C总线接口的A/D器件。地址的最后一位为方向位R/W，当主控器对A/D器件进行读操作时为1，进行写操作时为0。总线操作时，由器件地址、引脚地址和方向位组成的从地址为主控器发送的第一字节。

2. 硬件环境介绍

当前的开发板采用友善之臂Tiny4412开发板，采用三星的exynos-4412芯片，下面是开发板与PCF8591的硬件连线图：

下面是PCF8591的原理图，介绍了每个引脚详细功能:

3. 驱动案例代码

下面是PCF8591的驱动代码，采用IIC子系统框架编程，驱动代码分为设备端、驱动端两部分。

驱动框架采用杂项字符设备完成注册，给应用层提供访问的设备节点，详细的说明在代码路写了完整的注释。

3.1 驱动端代码

#include #include #include #include #include /*注册中断相关*/ #include /*中断边沿类型定义*/ #include /*中断IO口定义*/ #include /*工作队列相关*/ #include /*互斥信号量头文件*/ #include #include /*杂项设备相关结构体*/ #include /*文件操作集合头文件*/ #include /*使用copy_to_user和copy_from_user*/ #define AIN0 0x40 #define AIN1 0x41 #define AIN2 0x42 #define AIN3 0x43 static struct i2c_client *PCF8591_client; /*IIC设备总线*/ /*读取PCF8591 ADC数据*/ unsigned char PCF8591_ReadADC(unsigned char ch) { return i2c_smbus_read_byte_data(PCF8591_client,ch); } static int PCF8591_open(struct inode *my_inode, struct file *my_file) { return 0; } static ssize_t PCF8591_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t my_len, loff_t * my_loff) { unsigned char data=PCF8591_ReadADC(AIN0); copy_to_user(buf,&data,1); data=PCF8591_ReadADC(AIN1); printk("1:%d\r\n",data); data=PCF8591_ReadADC(AIN2); printk("2:%d\r\n",data); data=PCF8591_ReadADC(AIN3); printk("3:%d\r\n",data); return 0; } static ssize_t PCF8591_write(struct file *my_file, const char __user *buf, size_t my_len, loff_t *my_loff) { //DAC输出 i2c_smbus_write_byte_data(PCF8591_client,0x40,100); return 0; } static int PCF8591_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file) { return 0; } /*定义一个文件操作集合结构体*/ static struct file_operations ops_PCF8591={ .owner = THIS_MODULE, .read=PCF8591_read, /*读函数-被应用层read函数调用*/ .write=PCF8591_write, /*写函数-被应用层write函数调用*/ .open=PCF8591_open, /*打开函数-被应用层open函数调用*/ .release=PCF8591_release, /*释放函数*/ }; /*定义一个杂项设备结构体*/ static struct miscdevice misce_PCF8591={ .minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, /*自动分配次设备号*/ .name = "Tiny4412_PCF8591", /*名称 在dev/目录下边可以找到*/ .fops = &ops_PCF8591, /*文件操作集合*/ }; static int i2c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *device_id)//匹配成功时调用 { PCF8591_client=client; printk("<1>""驱动端IIC匹配的地址=0x%x\n",client->addr); /* 检测适配器是否支持smbus字节读写函数 */ if(i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA)) { printk("适配器支持smbus字节读写函数\n"); } /*注册*/ misc_register(&misce_PCF8591); return 0; } static int i2c_remove(struct i2c_client *client) { misc_deregister(&misce_PCF8591);/*注销*/ printk("i2c_驱动端卸载成功!!!\n"); return 0; } /* IIC驱动端 */ static const struct i2c_device_id i2c_id[] = { {"Tiny4412_PCF8591",0},//设备端的名字为"my_PCF8591",后面的表示需要私有数据 {} }; struct i2c_driver i2c_drv = { .driver= { .name = "PCF8591", .owner = THIS_MODULE, }, .probe = i2c_probe, .remove = i2c_remove, .id_table = i2c_id, }; static int __init i2c_drv_init(void) { i2c_add_driver(&i2c_drv);//向iic总线注册一个驱动 return 0; } static void __exit i2c_drv_exit(void)//平台设备端的出口函数 { i2c_del_driver(&i2c_drv); } module_init(i2c_drv_init); module_exit(i2c_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 设备端代码

#include #include #include #include /*获取总线*/ struct i2c_adapter *i2c_adap; //获取到的总线存放在这个结构体 static struct i2c_client *i2cClient = NULL; //PCF8591固定地址 b1001 //PCF8591硬件地址 b000 //组合:b1001000 = 0x48 //注意:IIC标准地址是7位 static unsigned short const i2c_addr_list[] = { 0x48, I2C_CLIENT_END };//地址队列 static int __init i2c_dev_init(void) { struct i2c_board_info i2c_info;//设备描述结构体，里面存放着欲设备的名字还有地址 i2c_adap = i2c_get_adapter(0); //获取0号总线 if(i2c_adap==NULL) { printk("PCF8591--II总线0 获取失败!!\n"); } memset(&i2c_info,0,sizeof(struct i2c_board_info));//把设备描述结构体清空结构体清空 strlcpy(i2c_info.type,"Tiny4412_PCF8591",I2C_NAME_SIZE);//把设备的名字赋值给i2c_info i2cClient = i2c_new_probed_device(i2c_adap,&i2c_info,i2c_addr_list,NULL); if(i2cClient==NULL) { printk("PCF8591 0x%x:地址不可用!!\n",i2c_addr_list[0]); } i2c_put_adapter(i2c_adap); printk("PCF8591_dev_init初始化成功!!\n"); return 0; } static void __exit i2c_dev_exit(void)//平台设备端的出口函数 { /*注销设备*/ i2c_unregister_device(i2cClient); i2c_release_client(i2cClient); printk("PCF8591_dev_exit ok!!\n"); } module_init(i2c_dev_init); module_exit(i2c_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

3.3 应用层代码

#include #include #include #include /* PCF8591 应用层测试代码 */ int main(int argc,char **argv) { unsigned char data=0; int fp; float tmp; // tmp=5.34v 0.34 int a; int b; fp=open("/dev/Tiny4412_PCF8591",O_RDWR); if(fp<0) /*判断文件是否打开成功*/ { printf("PCF8591 driver open error!\n"); return -1; } while(1) { read(fp,&data,1); write(fp,&data,1); printf("ADC1=%d\n",data); tmp=(float)data*(5.0/255); //电压= 采集的数字量*(参考电压/分辨率); a=tmp; //a=5 tmp=5.3 b=(int)((tmp-a)*1000); //b=0.34 printf("ADC1=%d.%dV\r\n",(int)a,(int)b); sleep(1); } close(fp); return 0; }