关于Linux下如何编写芯片的I2C驱动，本系列第一篇文章对编写I2C Client 设备驱动的关键代码给出了初步的讲述和示例，第二篇文章对于具体如何在驱动层封装读写芯片I2C寄存器也进行了详细的描述，这两篇文章的代码整合到一起，就构成了I2C设备驱动的主要部分，本文则致力于将该驱动进一步封装，为用户空间提供访问的接口。

    

如果希望在用户空间访问我们写的I2C设备驱动，最常用的做法就是为该I2C驱动编写一套字符设备驱动，这样，用户空间则可以通过对字符设备驱动的访问，间接地实现对I2C芯片寄存器的读写控制。下面，我们在前两篇文章的代码的基础上，封装一层字符设备驱动，并给出在用户空间的使用示例。

1.  编写字符设备驱动

关于字符设备驱动的编写，我依然从实例应用的角度来展开描述，关于原理性的东西，网上有许多文章，可以搜索参考。

    

（1）首先，创建一个包含有cdev对象的结构体及对象，代表着本实例的字符设备对象。

struct tvp5158_dev{            struct cdev cdev;      int    major;          struct semaphore semLock;          };  // global dev object  struct tvp5158_dev g_tvp5158_dev;

    

cdev即字符设备对象，major为分配的字符设备主设备号，semaphore用于互斥，保护i2c读写过程。

    

（2）第二步，创建文件操作结构体对象

struct file_operations tvp5158_dev_FileOps = {          .owner   = THIS_MODULE,          .open    = tvp5158_devOpen,          .release = tvp5158_devRelease,          .ioctl   = tvp5158_devIoctl,  };

    

我们把对I2C寄存器的读写操作放到 ioctl 命令中执行，不需要实现 read 和 write 函数，故这里只实现文件的打开、释放、以及 ioctl 操作。

    

（3） 实现设备打开和关闭函数

static int tvp5158_devOpen(struct inode *inode, struct file *filp)  {      printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devOpen, %4d, %2d \n", major, minor);       filp->private_data = NULL;       return 0;  }   static int tvp5158_devRelease(struct inode *inode, struct file *filp)  {      printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_devRelease");       return 0;  }

   

（4）实现 IOCTL 函数

    

这里的ioctl 函数的实现很关键，是驱动层与用户层交互的核心部分，这里将会定义相关的I2C读写命令枚举，并且调用前面文章中封装好的I2C读写代码。

#define I2C_CMD_READ       (0x01)  #define I2C_CMD_WRITE      (0x02)   struct I2C_Param{      uint8_t *reg;      uint8_t *value;  };   static int tvp5158_devIoctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)  {      uint8_t reg,data;    struct  I2C_Param param;            down_interruptible(&g_tvp5158_dev.semLock);            // get i2c param from userspace      copy_from_user(&param, (void *)arg, sizeof(param));            switch(cmd){      case I2C_CMD_WRITE:          {              copy_from_user(®, param.reg,sizeof(uint8_t));                         copy_from_user(&data,param.value,sizeof(uint8_t));            tvp5158_i2c_write(&g_tvp5158_obj->client, reg, data);              break;          }      case I2C_CMD_READ:          {              copy_from_user(®, param.reg,sizeof(uint8_t));             tvp5158_i2c_read(&g_tvp5158_obj->client, reg, &data);              copy_to_user(param.value,&data,sizeof(uint8_t));              break;          }      default:          break;      }      up(&g_tvp5158_dev.semLock);            return 0;  }

    

其中，I2C_Param是与用户空间交互用的参数结构体，用户空间必须定义相同的结构体以保证交互的正确性。g_tvp5158_obj 和 tvp5158_i2c_read/write 均为前面文章中定义的变量和函数。

    

（5）在__init 代码中注册本字符设备驱动

static int __init tvp5158_i2c_init(void)  {      int result;      dev_t dev = 0;      result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, “tvp5158_dev”);      if (result < 0) {          printk(KERN_WARNING "I2C: can't get device major num \n");          return result;      }      g_tvp5158_dev.major = MAJOR(dev);           sema_init(&g_tvp5158_dev.semLock, 1);      cdev_init(&g_tvp5158_dev.cdev, &tvp5158_dev_FileOps);            g_tvp5158_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;      g_tvp5158_dev.cdev.ops   = &tvp5158_dev_FileOps;       cdev_add(&g_tvp5158_dev.cdev, dev, 1);               return i2c_add_driver(&tvp5158_i2c_driver);;  }

   

（6）在 __exit 代码中注销本字符设备驱动

static void __exit tvp5158_i2c_exit(void)  {      dev_t devno = MKDEV(g_tvp5158_dev.major, 0);       i2c_del_driver(&tvp5158_i2c_driver);       cdev_del(&g_tvp5158_dev.cdev);       unregister_chrdev_region(devno, 1);  }

        

注意，本初始化代码和逆初始化在第一篇文章中已经出现过，这里补充完整了，将字符设备驱动的代码添加进来了。

2. 用户空间的使用方法

    

首先，编写Makefile将驱动编译成模块，然后在用户空间对生成的模块(*.ko)进行加载（insmod），然后再 /dev 目录下创建设备节点 /dev/tvp5158_dev ，最后，在用户空间即可编写测试代码，打开该设备文件，通过 ioctl 命令进行访问。

    

上面这个过程示例如下：

// 假设生成的模块.ko名称为 tvp5158.ko 第一步：insmod tvp5158.ko  // 假设上面tvp5158_i2c_init函数中 g_tvp5158_dev.major 的值为 74 第二步：mknod /dev/tvp5158_dev c 74 0

    

下面给出最后在用户空间的测试代码示例。

#include 
    
        int main()  {      int status;      struct I2C_Param param;       unit8_t reg   = 0x08;    unit8_t value = 0;         int fd = open("/dev/tvp5158_dev", O_RDWR);      if( fd < 0)      {          return -1;      }            param.reg    = ®      param.value  = &value;      status = ioctl(fd,I2C_CMD_READ,&param);      if( status < 0)      {          printf("read fail!\n");          return -1;      }      printf("the 0x80 reg 's value = %d\n",value);            close(fd);            return 0;  }
    

 

3. 总结

    

到此为止，Linux下的I2C设备驱动基本编写过程已经讲述完毕，以后凡是拿到新的芯片，需要在Linux下读写I2C寄存器，均可参考本系列的代码进行编写。当然，这里只是讲述了I2C设备驱动编写的一些最基本的方法，关于I2C设备驱动的原理部分并没有涉及，希望自己以后更加深入地了解了Linux设备驱动原理后再进一步阐述。本文希望对初学者有所帮助，文中有什么讲述不正确的地方，欢迎留言或者来信交流。