硬件工程师学I2C驱动:LT6911UXC读取ChipID

原创 面包板社区 2023-06-09 20:01

踏浪而行,偶尔回首,虽不见印记,却也能望见远处的海岸。

从15年毕业,恍然已八年。

硬件工作了八年。也是爱的深沉。

还记得大学的时候在学生会认识的朋友,他有一天突然跟我推荐单片机开发板,那时候大二,打听过,单片机应该是下学期开始的课程。当时我觉得是一种命运的安排,就斥巨资购买了郭天祥的单片机开发板。鬼使神差的,竟然在大学那松散的时光里,我可以学习到深夜一两点!也是因为一块开发板,我考了两次的计算机二级(虽然后来知道没啥用),就很自然的过了。以前不是很理解的硬件知识,也通畅了。后来参加了学校组织的以及国家级的多次比赛,硬件开始让我爱不释手。在当时我也成为了我们班的专业代表,然而毕业始终给人猝不及防。

后来,经过一番忙碌,进入了现在的企业。

还记得简历上不敢写面试硬件工程师,最终写了个PCB工程师。或许也比较怀疑自己的硬件设计能力吧。

刚入职,大多是熟悉产品,于是我维修了公司的陈年旧板,看原理图,查资料,大部分还是需要自主去弄的。然后PCB的设计,学习cadence软件,设计第一块接口板。

恍惚一年多,五六层板也很轻松了。记得有一次评估PCB尺寸和接口位置,对应产品外观。逼不得已学习了最简单的SolidWorks操作。也算是初涉结构设计,后来我们结构设计工程师离职,我就揽下了这个工作。自古硬件结构不分家。PCB与结构的搭配产生了完美的产品。

就这样一晃就是四年,作为干硬件的竟然连原理图都没弄过,挺遗憾的,正当要得过且过的时候,也不知为啥我的领导开始疯狂输出各种原理图设计给我,并且算得上的手把手教学了,但是时间只给了我一个月,因为他要离职了,并且让我接替。有种悲喜交加的感觉。喜的是升职加薪,悲的是刚好两个项目来了。原理图、PCB、结构...

就从原理图认真开始吧,反正也只能这样。于是参考着参考设计,本想着删删减减就大功告成的,然而就在删电容的时候就卡住了,脑海中全是疑问:这个电容为什么选这个容量的?为什么耐压值是这个?这里没标注电容的材料啊?哎?为啥这个地方要这么多种类的电容啊?算了还是删电阻吧,然后又是疑问:多大电阻?多少精度?多大封装?后来还有电感...

最终的结果是全部保留原样的,反正能用,就不改了。最终导致了bom成本,板卡做的很大等问题。

第一次可以这样做,第二次也可以,但是等产品出来了,市面上同类产品,我们的定价颇高,于是老板请我去他办公室喝茶了。意思很简单,降bom
近期有点全身心投入到了嵌入式驱动的开发意思了,起早贪黑的学习。不过也是,人生的路都是在不断地学习中度过的。对于干了几年的硬件工程师而言,不说硬件是不是很牛了,就是想换换脑子,整天三极管、电阻、电容的,确实让人乏味。思来想去,硬件是软件的基座,驱动是软件沟通硬件的桥梁。倒不如自己整点知识,也方便自己以后调试硬件,再说了从软件角度去理解硬件思维,会有很多不同的收获。

奋战了一个月,倒是把驱动的基本框架了解七七八八了,兴致使然,图像采集感觉还不错,公司有产品当开发板,也是省下了大部分的学习成本。

硬件基本结构就是:SOC平台为瑞芯微,视频桥接芯片是LT6911UXC,千兆网络接口和基本的电源电路,还有的最小核心板组成就不多说了。

总归是要初始化和调试LT6911UXC的,那么最基础的当然是通过固定的总线去访问和配置其寄存器了,而大多这类芯片都是用的I2C,LT6911UXC也不例外。于是重点看了下I2C总线的驱动实现框架。那么就在已有的基本驱动框架下实验下了

一、基本的驱动框架

#include #include static int lt6911_driver_init(void){return 0;}static void lt6911_driver_exit(void){}module_init(lt6911_driver_init);module_exit(lt6911_driver_exit);MODULE_L IC ENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("LY");MODULE_VERSION("V1.0");

二、 增加I2C的框架

1. 添加一个I2C设备

这一步是通过i2c_add_driver(driver)这个API函数实现的,那么就在驱动加载的时候使用这个函数

static int lt6911_driver_init(void){int ret;printk("==>this is lt6911_driver_init\n");ret= i2c_add_driver(<6911_driver);if(ret<0){printk("==>lt6911 i2c driver add error\n");}return 0;}

那么要按照以上的实现方式,必须要先实现一个I2C设备,这个设备是通过i2c_driver这个结构体实现的

struct i2c_driver lt6911_driver={.probe=lt6911_driver_probe,.remove=lt6911_driver_remove,.driver={.owner=THIS_MODULE,.name="lt6911uxc", //没有设备树使用的匹配名.of_match_table=lt6911_id //使用设备树匹配的设备列表},.id_table=lt6911_id_table //无论使不使用设备树,这里必须实现};

2. 实现两个函数

从上一步的i2c_driver设备结构体可以看出,需要实现probe和remove函数。probe函数是当I2C设备正确挂载后所执行的函数,remove函数是I2C设备卸载时所执行的函数。

probe函数

int lt6911_driver_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id){printk("==>this is lt6911_driver_probe\n");return 0;}

remove函数

int lt6911_driver_remove(struct i2c_client *client){printk("==>this is lt6911_driver_remove\n");return 0;}

3. 在设备树中对应的I2C下添加此设备信息

上面两步完成后,编译驱动为KO文件,通过insmod是可以加载此驱动的,但是会发现加载后只会执行到init这一步。那是因为我们没有在设备树中添加相应设备信息。我的板卡是挂在了I2C2上的,于是就进行下面操作

&i2c2{status = "okay";clock-frequency = <100000>;lt6911uxc:lt6911uxc@56{compatible = "lt6911uxc";status = "okay";reg = <0x56>; //设备的芯片地址,手册都会说明interrupt-parent = <&gpio3>;interrupts = ;rst-gpio = <&gpio4 RK_PA1 GPIO_ACTIVE_LOW>;pinctrl-names="default";pinctrl-0=<<6911_rstn_gpio>;};};

然后重新编译内核,烧录开发板。再此进行加载KO文件,发现可以打印probe函数中设置的打印语句了

4. 实现最简单的读取Chip ID

框架都搭建完成,接下来当然是与芯片交流一下了,阅读了下LT6911UXC相关手册,要想读取寄存器的数据还得改变它的I2C工作模式和切换bank.原因是其内部集成了MCU,而这个MCU也是通过这个I2C在内部已经连接了LT6911UXC处理核心。

那么就要实现i2c的write和read函数了。驱动程序中I2C的读写都是以包的形式发送和接收的,所以我们先封包。封包使用的结构体是struct i2c_msg,最终的读写函数实现如下

static void lt6911_i2c_write( u16 reg, u8 *values, u32 n){struct i2c_msg msgs[2];int err, i;u8 data[8];u8 bank = reg >> 8;u8 reg_addr = reg & 0xFF;u8 buf[2] = {0xFF, bank};data[0] = reg_addr;for (i = 0; i < n; i++)data[i + 1] = values[i];/* write bank */msgs[0].addr = lt6911_client->addr;msgs[0].flags = 0;msgs[0].len = 2;msgs[0].buf = buf;/* write reg data */msgs[1].addr = lt6911_client->addr;msgs[1].flags = 0;msgs[1].len = 1 + n;msgs[1].buf = data;err = i2c_transfer(lt6911_client->adapter, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));if(err < 0){printk("==>transfer error %d\n",err);}}
static int lt6911_i2c_read(u16 reg,u8 *values, u32 n){int ret;u8 bank = reg >> 8;u8 reg_addr = reg & 0xFF;u8 bank_buff[2]={0xff,bank};struct i2c_msg msgs[]={[0]={.addr=lt6911_client->addr,.flags=0,.len=2,.buf=bank_buff,},[1]={.addr=lt6911_client->addr,.flags=0,.len=sizeof(reg_addr),.buf=®_addr,},[2]={.addr=lt6911_client->addr,.flags=1,.len=sizeof(values),.buf=values,}};ret = i2c_transfer(lt6911_client->adapter, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));if(ret < 0){printk("==>transfer error %d\n",ret);return ret;}return 0;}

读写函数实现没问题了,那么就在init函数中添加调用就可以了

lt6911_i2c_write( 0x80ee, &i2c_enable, 1);lt6911_i2c_read(0x8100,&rdata,1);printk("==>lt6911_id is %#x\n",rdata);

编译后,再次加载KO文件,发现在写函数中i2c_transfer函数返回值为-6,意思是NO ACK。怎么回事呢,经过询问最近比较火热的Chatgpt,它告诉我了个答案

也就是我们给了设备地址,但是这个函数会将设备地址左移后然后增加读写位,才是真正的发送的地址。而通过开发板命令行中使用I2C工具(命令:i2cdump -y -f 2 0x56)来读取设备寄存器,通过逻辑分析仪抓取后得到

0x56左移一位再加上写标志位,确实是0xAC啊,经过资料的一番查找,对于I2C设备地址,都是七位。而资料给的发送格式0x56是带有读写位的。那么去掉读写位,也就是将0x56右移一位,在最高位加一个零,就得到了0x2B,再次使用I2C工具试下

就这样成功了,翻阅了大量资料。对于一个初学者而言都是在不断地怀疑和比较中找到了答案。还是挺兴奋的。所以我们就要把设备树中的配置更改下

&i2c2{status = "okay";clock-frequency = <100000>;lt6911uxc:lt6911uxc@56{compatible = "lt6911uxc";status = "okay";reg = <0x2b>; //设备的芯片地址,手册都会说明interrupt-parent = <&gpio3>;interrupts = ;rst-gpio = <&gpio4 RK_PA1 GPIO_ACTIVE_LOW>;pinctrl-names="default";pinctrl-0=<<6911_rstn_gpio>;};};

编译内核,烧录。读chipID成功

总结

i2c的读写最关键的就是设备地址了,驱动的框架是固定的。

学习就应该在怀疑中调试,在调试中比较,在比较中得到答案。我们都是站在巨人的肩膀上的,当自己出现问题时,最好是看看巨人都是怎么做的。

END



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