linux内核驱动子系统,Linux 驱动开发 / IIO子系统入门1
1. 什么是 IIO 子系统？
1.1 IIO 概述
Industrial I/O 子系统旨在为某种意义上是模数或数模转换器 (ADC，DAC) 的设备提供支持，于2009年由 Ｈuawei 的 Jonathan Cameront 添加。
简单框图：
支持的设备包括： ADC / DAC
加速度计
磁力计
陀螺仪
压力传感器
湿度传感器
温度传感器
...
很久以前，对于上述硬件的支持散落在 Linux 源码中的各种地方。
IIO 的出现，提供了一个统一的框架用于访问和控制上述各种类型的传感器，并且为用户态应用访问传感器提供了标准的接口：sysfs/devfs，并且填补了 Hwmon 和 Input 子系统之间的空白。
另外，IIO 不仅可以支持低速的 SoC ADC，还可支持高速、高数据速率的工业设备，例如 100M samples/sec 工业 ADC。
1.2 IIO 相关的组件
上图基于 STM32 MPU，来源见文末。
1) 客户端应用程序(用户空间):
1) 基础的设备注册和访问
2) 可读取事件的字符设备(Event chrdevs)
3) 支持硬件 buffer
4) 支持 Trigger 和软件 buffer
3. IIO 相关配置
3.1 配置内核
Linux-4.14: $ make menuconfig
Device Drivers --->
Industrial I/O support --->
[*] Enable buffer support within IIO
IIO callback buffer used for push in-kernel interfaces
Industrial I/O HW buffering
Industrial I/O buffering based on kfifo
Enable IIO configuration via configfs
[*] Enable triggered sampling support
(2) Maximum number of consumers per trigger
Enable software triggers support
Accelerometers --->
Analog to digital converters --->
Amplifiers --->
Chemical Sensors --->
Hid Sensor IIO Common ----
SSP Sensor Common --->
Digital to analog converters --->
IIO dummy driver --->
Frequency Synthesizers DDS/PLL --->
Digital gyroscope sensors --->
Health Sensors --->
Humidity sensors --->
Inertial measurement units --->
Light sensors --->
Magnetometer sensors --->
Inclinometer sensors ----
Triggers - standalone --->
Digital potentiometers --->
Pressure sensors --->
Lightning sensors --->
Proximity sensors --->
Temperature sensors --->
从配置项的数目来看，IIO 的用途真的很广泛。
3.2 配置设备树
相关参考：
3.2.1 IIO providers
1) 相关要点：
2) 必要属性：
3) 例子1 (no trigger) adc: voltage-sensor@35 {
compatible = "maxim,max1139";
reg = <0x35>;
#io-channel-cells = <1>;
};
4) 例子2 (with trigger) adc@35 {
compatible = "some-vendor,some-adc";
reg = <0x35>;
adc1: iio-device@0 {
#io-channel-cells = <1>;
/* other properties */
};
adc2: iio-device@1 {
#io-channel-cells = <1>;
/* other properties */
};
};
3.2.2 IIO consumers
1) 相关要点：
2) 必要属性：
3) 可选属性：
4) 例子１ some_consumer {
io-channels = , ;
io-channel-names = "vcc", "vdd";
};
上述例子的引用了provider &adc 的第1路 channel，和proiver &ref 的第0路 channel。
4. IIO API
4.1 用户空间 API
相关参考：
4.1.1 4种接口
1). sysfs interface
2). character device
3). configfs
4). debugfs
4.1.2 操作实例
IIO direct mode: 通过 sysfs 以轮循的方式读 ADC 或者写 DAC：
1) 直接读 ADC
确定 sysfs 节点(方式１,不依赖工具) $ grep -H "" /sys/bus/iio/devices/*/name | grep adc
/sys/bus/iio/devices/iio:device0/name:48003000.adc:adc@0
/sys/bus/iio/devices/iio:device1/name:48003000.adc:adc@1
sysfs 中的 iio:device0 sysfs 对应 ADC1; $ cd /sys/bus/iio/devices/iio:device0/
$ cat in_voltage6_raw # Convert ADC1 channel 0 (analog-to-digital): get raw value
40603
$ cat in_voltage_scale # Read scale
0.044250488
$ cat in_voltage_offset # Read offset
0
$ awk "BEGIN{printf (\"%d\n\", (40603 + 0) * 0.044250488)}"
1796
计算公式: Scaled value = (raw + offset) * scale = 1796 mV;
2) 直接写 DAC
确定 sysfs 节点(方式２) $ lsiio | grep dac
Device 003: 40017000.dac:dac@1
Device 004: 40017000.dac:dac@2
sysfs 中的 iio:device3 sysfs 对应 DAC1，lsiio 来源于Linux 内核源码(tools/iio/)。 $ cd /sys/bus/iio/devices/iio:device3/
$ cat out_voltage1_scale # Read scale
0.708007812
$ awk "BEGIN{printf (\"%d\n\", 2000 / 0.708007812)}" # 假设要输出 2000 mV
2824
$ echo 2824 > out_voltage1_raw # Write raw value to DAC1
$ echo 0 > out_voltage1_powerdown # Enable DAC1 (out of power-down mode)
5. 更多值得学习的知识点
鉴于大多数人的注意力无法在一篇文章里上集中太久，更多的内容请大家先自行去阅读吧，不是自己理解到的东西是消化不了的。有机会的话我会把更多的读书心得放在后面的文章。
6. 相关参考
本文只是一篇入门的文章，仍然有许多细节的知识点没有被描述到。如果本文能让你对 IIO 子系统有个大概的认识，那么本文的目的也就算达成了，以后还会继续写更多 IIO 子系统的文章。知识的学习应该是螺旋上升的，找到一条平缓的学习路线很重要，先有一个整体的概念，然后再不断地去丰富细节会比较好一点。就好像爬山一样，相对于几千米的高山，人类看起来总是显得多么的渺小，但是只要每天平稳地走几百个阶梯，再高的山也能在不知不觉中走完。
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