应用QQ2440（s3c2440）ARM开发板驱动MMA7455加速度计的linux设备驱动编写

课题水下机器人需要测定水下机器人的位姿，为此应用了加速度计MMA7455，该传感器可以用SPI或I2C读取数字信号到MCU。

驱动MMA7455在atmega128上已经实现，但是由于mega128的速度、资源等瓶颈使得继续开发受到一定限制，故改用arm处理器。

 

在arm处理器上运行linux操作系统，要完成对MMA7455加速度计的驱动需要了解linux下的设备驱动程序，因此编写了相应的设备驱动程序。

在学习过程中Makefile的编写非常重要，对于我这样的菜鸟来说感觉makefile是设备驱动的一大障碍，试了好多各种各样的makefile，最终发现一个好用的makefile，而且似乎可以通用，于是记录下来了：http://blog.csdn.net/joygo007/article/details/6639368。

我用的是SPI来驱动MMA7455，因为相对I2C来说，我觉得SPI还是稍微简单些。

先将代码附上，再在后面慢慢分享从中遇到的各种困难以及解决的过程。

 

Code1：linux 下针对MMA7455的SPI设备驱动程序

 

 #include <linux/config.h>
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/fs.h>//fops
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/devfs_fs_kernel.h>
 #include <linux/miscdevice.h>
 #include <asm/arch/regs-gpio.h>//gpio寄存器地址头文件
 #include <asm/hardware.h>//s3c2410_gpio_setpin等函数
 #include <linux/delay.h>
 #include <asm/irq.h>
 #include <asm/io.h>
 #include <asm/uaccess.h>

 #define DEVICE_NAME "spi_gh"    //设备名称
 #define SPI_MAJOR_NUM 236   //主设备号

 //int whtaever=0;
 volatile int *spi_gpecon=NULL;//GPG Part define
 volatile int *spi_gpedat=NULL;
 volatile int *spi_gpeup=NULL;
 volatile int *s3c2440_clkcon=NULL;
 volatile int *spi_spcon0=NULL;//SPI Part define
 volatile int *spi_spsta0=NULL;
 volatile int *spi_sppin0=NULL;
 volatile int *spi_sppre0=NULL;
 volatile int *spi_sptdat0=NULL;
 volatile int *spi_sprdat0=NULL;

 #define SPI_TXRX_READY      (((*spi_spsta0)&0x1) == 0x1)
 int loopChar=0x88;

 //定义SPI对应的引脚号
 static unsigned long spi_pin_tab[]={
     S3C2410_GPE11,
     S3C2410_GPE12,
     S3C2410_GPE13,
     S3C2410_GPG2,

 };

 //配置SPI引脚功能
 static unsigned long spi_pin_cfg_tab[]={
     S3C2410_GPE11_SPIMISO0,
     S3C2410_GPE12_SPIMOSI0,
     S3C2410_GPE13_SPICLK0,
     S3C2410_GPG2_OUTP,
 };
 /*======================================
 驱动程序函数:__open
 功能说明    :挂载模块退出程序
 =======================================*/
 static int spi_open(struct inode *inode,struct file *filp)
 {
     *s3c2440_clkcon |=0x40000;
     printk("s3c2440_clkcon=%08X\n",*s3c2440_clkcon);

     *spi_sppre0=0x18;
     printk("spi_sppre0=%02X\n",*spi_sppre0);
     *spi_spcon0=(0<<6)|(0<<5)|(1<<4)|(1<<3)|(0<<2)|(0<<1)|(0<<0);
     printk("spi_spcon0=%02X\n",*spi_spcon0);
     *spi_sppin0=(0<<2)|(0<<0);
         printk("spi_sppin0=%02X\n",*spi_sppin0);
     printk("KKK:OPEN OK\n");
      return 0;

 }

 /*==========================================================================
 普通函数:static void writeByte(const char c)
 功能说明    :写一个字节到SPI
 入口参数:预写入的值
 返回值:无
 说明:
 ==============================================================================*/
 static void writeByte(const char c)
 {
     int j = 0;
     *spi_sptdat0 = c;
     for(j=0;j<0xFF;j++);
     while(!SPI_TXRX_READY)
         for(j=0;j<0xFF;j++);
 }

 /*==========================================================================
 普通函数:static char readByte(void)
 功能说明    :从spi读一个字节
 入口参数:无
 返回值:读到的值
 说明:
 ==============================================================================*/
 static char readByte(void)
 {
     int j = 0;
     char ch = 0;
     *spi_sptdat0 = (char)loopChar;
     for(j=0;j<0xFF;j++);
     while(!SPI_TXRX_READY)
         for(j=0;j<0xFF;j++);
     ch=*spi_sprdat0;
     return ch;
 }
 /*======================================
 驱动程序函数:ioctl
 功能说明    :
 =======================================*/
 static int spi_ioctl(   struct inode *inode, struct file *file,
                         unsigned int RdorWr, char * spiBuf      )
 {
     char whtevr;
     char * ch;
     char * kbuf=&whtevr;
     switch(RdorWr)
         {
             case 0://读spi设备的值
                     //printk("<1>spi read!\n");
                     ch=readByte();
                     copy_to_user(spiBuf,&ch,1);
                     //printk("<1>spi read content:%x\n",*spiBuf);
                     return 1;
                     break;
             case 1://向spi写入数据
                     //printk("<1>spi write!\n");
                     copy_from_user(kbuf,spiBuf,1);
                     //printk("<1>copy_from_user OK!\n");
                     writeByte(*kbuf);
                     //printk("<1>spi write content:%x\n",*spiBuf);
                     return 1;
                     break;
             case 3://设置SS引脚为低
                     s3c2410_gpio_setpin(spi_pin_tab[3],0);//nSS0=0
                     return 0;
                     break;
             case 4://设置SS引脚为高
                     s3c2410_gpio_setpin(spi_pin_tab[3],1);//nSS0=1
                     return 0;
                     break;
             default:
                     return -EINVAL;
         }
 }

 /*======================================
 驱动程序函数:fops
 功能说明    :注册驱动程序的接口功能函数
 =======================================*/
 static struct file_operations spi_fops = {
     .open =spi_open,
     .ioctl = spi_ioctl,
 };

 /*======================================
 驱动程序函数:__init
 功能说明    :挂载模块初始化程序
 =======================================*/
 static int __init spi_init(void)
 {
     int ret,i;
     ret=register_chrdev(SPI_MAJOR_NUM,DEVICE_NAME,&spi_fops);//注册
     if(ret<0)
         {
             printk(DEVICE_NAME" can't register major number\n");
             return ret;
         }
     devfs_mk_cdev(MKDEV(SPI_MAJOR_NUM, 0), S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP, DEVICE_NAME); //设备注册完成后用此句创建设备节点

     //初始化引脚
     for(i=0;i<4;i++)
         {
             s3c2410_gpio_cfgpin(spi_pin_tab[i],spi_pin_cfg_tab[i]);
         }

         s3c2440_clkcon = (int *)ioremap(0x4C00000c,3);
     //GPIO_E寄存器(其中有SPI_0的引脚设置)
         spi_gpecon = (int *)ioremap (0x56000040,4); //GPeCON ,765位为SPI_0
         spi_gpedat = (int *)ioremap (0x56000044,2);  //GPeDAT
         spi_gpeup = (int *)ioremap (0x56000048,2);  //GPeUP

         spi_spcon0 = (int *)ioremap(0x59000000,1);  //spcon0:spi控制寄存器0
         spi_spsta0 = (int *)ioremap(0x59000004,1);  //spsta0:spi状态寄存器0
         spi_sppin0 = (int *)ioremap(0x59000008,1);  //sppin0:spi引脚控制寄存器0
         spi_sppre0= (int *)ioremap(0x5900000c,1);   //sppre0:spi波特率预分频寄存器0
         spi_sptdat0 = (int *)ioremap(0x59000010,1);  //sptdat0:spi发送数据寄存器0
         spi_sprdat0 = (int *)ioremap(0x59000014,1);  //sprdat0:spi接收数据寄存器0

     printk(DEVICE_NAME" initial OK!\n");

 }

 /*======================================
 驱动程序函数:__exit
 功能说明    :挂载模块退出程序
 =======================================*/
 static void __exit spi_exit(void)
 {
     devfs_remove(DEVICE_NAME);
     unregister_chrdev(SPI_MAJOR_NUM,DEVICE_NAME);
 }

 /*======================================
 驱动程序函数
 功能说明    :指定模块初始化函数和退出函数
 =======================================*/
 module_init(spi_init);
 module_exit(spi_exit);

 //end

Code2：针对以上SPI设备驱动代码的makefile文件：

 obj-m := spi_MMA7455.o #spi_MMA7455为上面代码文件的名字
 ifeq ($(v),arm)
 KERNELDIR :=/opt/friendlyARMQQ2440/ghCodes/kernel-2.6.13 #这里是我的ARM开发板的内核路径
 else
 KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build #这里是PC机端的内核路径，在ARM开发时用不着，这个是用来在PC机上做其他测试时用的
 endif
 default:
     make -C $(KERNELDIR) M=$(shell pwd) modules
 install:
     insmod spi_MMA7455.ko
 uninstall:
     rmmod spi_MMA7455.ko
 clean:
     make -C $(KERNELDIR) M=$(shell pwd) clean

在运行该makefile文件时，要用命令

 make v=arm

因为在makefile中设置了条件判断ifeq().

 

Code3：用于测试生成的驱动程序的测试程序

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/ioctl.h>

 //定义SPI设备驱动的读写标志符
 #define SPI_READFLAG 0//读SPI设备标识
 #define SPI_WRITEFLAG 1//写SPI设备标识

 #define SPI_SS_L    3//置SS位为低
 #define SPI_SS_H    4//置SS位为高

 //定义加速度计的三轴输出寄存器
 #define accXreg 0x06
 #define accYreg 0x07
 #define accZreg 0x08

 //定义加速度计的感应精度
 #define ACC_2G_RANGE 0x05
 #define ACC_4G_RANGE 0x09
 #define ACC_8G_RANGE 0x01


 char Xdata=0,Ydata=0,Zdata=0;
 /*==================================
 函数： void spiWrite2acc(int fd,unsigned char reg,char data)
 功能： SPI主机向MMA7455加速度计写入指令
 参数： MMA7455的寄存器和指令
 返回值:   无
 说明：
 ==================================*/
 void spiWrite2acc(int fd,unsigned char reg,char data)
 {
     char wter=0;
     char *writebuf=&wter;
     *writebuf=((reg&0x3F)<<1)|0x80;
     ioctl(fd, SPI_SS_L);
     ioctl(fd, SPI_WRITEFLAG, writebuf);
     ioctl(fd, SPI_WRITEFLAG, &data);
     ioctl(fd, SPI_SS_H);
 }

 /*==================================
 函数： void spiReadacc(int fd,unsigned char reg,char *rdbuf)
 功能： SPI主机读取MMA7455加速度计值
 参数： MMA7455的寄存器
 返回值:   指定寄存器的值
 说明：
 ==================================*/
 void spiReadacc(int fd,unsigned char reg,char *rdbuf)
 {
     char wter=0;
     char *writebuf=&wter;
     ioctl(fd, SPI_SS_L);
     *writebuf=(reg &0x3F)<<1;//预读的地址
     ioctl(fd, SPI_WRITEFLAG, writebuf);//发送预读的地址
     ioctl(fd, SPI_READFLAG, rdbuf);
     ioctl(fd, SPI_SS_H);
 }

 /*==================================
 函数： void readAcc(void)
 功能： SPI初始化
 参数： spi设备文件句柄
 返回值:    无
 说明：
 ==================================*/
 void readAcc(int fd)
 {
     spiReadacc(fd,accXreg,&Xdata);
     spiReadacc(fd,accYreg,&Ydata);
     spiReadacc(fd,accZreg,&Zdata);
 }

 /*==================================
 函数： void readAcc(void)
 功能： SPI初始化
 参数： spi设备文件句柄
 返回值:    无
 说明：
 ==================================*/
 void showAcc(void)
 {
     printf("%x %x %x",Xdata,Ydata,Zdata);
 }

 /*==================================
 函数： void acc_init(int fd)
 功能： SPI初始化
 参数： spi设备文件句柄
 返回值:    无
 说明：
 ==================================*/
 void acc_init(int fd)
 {
     char ret;
     ioctl(fd, SPI_SS_H);
     spiWrite2acc(fd,0x16,ACC_2G_RANGE); //四线模式
     spiReadacc(fd,0x16,&ret);           //回读该寄存器确认
     if(ACC_2G_RANGE!=ret)
         printf("No acceleration!\n");

     readAcc(fd);
 }

 void delay_gh(int time)
 {
     int i,j;
     for(i=0;i<0xffff;i++)
         for(j=time;j>0;j--);
 }

 /*==================================
 函数： int main(int argc, char **argv)
 功能： 测试程序入口
 参数：
 返回值:    无
 说明：spi测试程序
 ==================================*/
 int main(int argc, char **argv)
 {

     int fd;
     int on=1;
     int led_no;
     char wtevr=0;

     char whtevr1,whtevr2=0x56;
     char *redbuf=&whtevr1;
     char *writebuf=&whtevr2;

     fd = open("/dev/spi_gh", 0);
     if (fd < 0) {
         perror("open device spi_gh");
         exit(1);
     }
     printf("OPEN OK!\n");

     acc_init(fd);
     while(1)
     {
             readAcc(fd);
             printf("%x %x %x\n",Xdata,Ydata,Zdata);
             delay_gh(0x10);
     }

     close(fd);
     return 0;
 }

这个程序能够完成基本的测试功能，读出MMA7455加速度计的值，要用交叉编译哦：

 arm-linux-gcc -o test test.c

 

完成以上程序的编译后下载到ARM开发板，记住不要用NFS哦，会出错的，错误好像是说版本问题：

insmod: kernel-module version mismatch
        chdev_test.ko was compiled for kernel version
        chdev_test.ko was compiled for kernel version

出错了，就要解决错误，方法是：把下载程序的方法改为用ftp下载或U盘下载等多种方法，看看使用手册吧

 

之后要挂载我们的.ko文件，挂载方法为：

 insmod xxxx.ko

其中xxxx就是你的设备驱动程序的文件名

挂载上之后不需要在mknod了，因为在我们的设备驱动程序初始化中已经有了MKDEV了：

 devfs_mk_cdev(MKDEV(SPI_MAJOR_NUM, 0), S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP, DEVICE_NAME); //设备注册完成后用此句创建设备节点

之后就运行我们的测试程序：

 ./test

然后呢又出错了：好像是什么Permission denied，好说，修改一下权限：

 chmod 777 test

然后再运行

 ./test

这下OK了！可以运行鸟。。。

 

其中遇到过N多的问题，让我灰心丧气了好久好久，然后一点一点的解决，今天终于读出数来了，心里那个兴奋啊。。。呵呵