??? 關于Linux下如何編寫芯片的I2C驅動，本系列第一篇文章《手把手教你寫Linux I2C設備驅動》對編寫I2C Client 設備驅動的關鍵代碼給出了初步的講述和示例，第二篇文章《Linux下讀寫芯片的I2C寄存器》對于具體如何在驅動層封裝讀寫芯片I2C寄存器也進行了詳細的描述，這兩篇文章的代碼整合到一起，就構成了I2C設備驅動的主要部分，本文則致力于將該驅動進一步封裝，為用戶空間提供訪問的接口。

??? 如果希望在用戶空間訪問我們寫的I2C設備驅動，最常用的做法就是為該I2C驅動編寫一套字符設備驅動，這樣，用戶空間則可以通過對字符設備驅動的訪問，間接地實現對I2C芯片寄存器的讀寫控制。下面，我們在前兩篇文章的代碼的基礎上，封裝一層字符設備驅動，并給出在用戶空間的使用示例。

1.? 編寫字符設備驅動

??? 關于字符設備驅動的編寫，我依然從實例應用的角度來展開描述，關于原理性的東西，網上有許多文章，可以搜索參考。

??? （1）首先，創建一個包含有cdev對象的結構體及對象，代表著本實例的字符設備對象。

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

??? cdev即字符設備對象，major為分配的字符設備主設備號，semaphore用于互斥，保護i2c讀寫過程。

??? （2）第二步，創建文件操作結構體對象

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

??? 我們把對I2C寄存器的讀寫操作放到 ioctl 命令中執行，不需要實現 read 和 write 函數，故這里只實現文件的打開、釋放、以及 ioctl 操作。

??? （3） 實現設備打開和關閉函數

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）實現 IOCTL 函數

??? 這里的ioctl 函數的實現很關鍵，是驅動層與用戶層交互的核心部分，這里將會定義相關的I2C讀寫命令枚舉，并且調用前面文章中封裝好的I2C讀寫代碼。

#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(&reg, 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(&reg, 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是與用戶空間交互用的參數結構體，用戶空間必須定義相同的結構體以保證交互的正確性。g_tvp5158_obj 和 tvp5158_i2c_read/write 均為前面文章中定義的變量和函數。

??? （5）在__init 代碼中注冊本字符設備驅動

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 代碼中注銷本字符設備驅動

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，本初始化代碼和逆初始化在第一篇文章中已經出現過，這里補充完整了，將字符設備驅動的代碼添加進來了。

2.? 用戶空間的使用方法

??? 首先，編寫Makefile將驅動編譯成模塊，然后在用戶空間對生成的模塊(*.ko)進行加載（insmod），然后再 /dev 目錄下創建設備節點 /dev/tvp5158_dev ，最后，在用戶空間即可編寫測試代碼，打開該設備文件，通過 ioctl 命令進行訪問。

? ? 上面這個過程示例如下：

//?假設生成的模塊.ko名稱為?tvp5158.ko?
第一步：insmod?tvp5158.ko?
?
//?假設上面tvp5158_i2c_init函數中?g_tvp5158_dev.major?的值為?74?
第二步：mknod?/dev/tvp5158_dev?c?74?0?

? ? 下面給出最后在用戶空間的測試代碼示例。

#include?<stdio.h> ?
?
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????=?&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.?? 總結

??? 到此為止，Linux下的I2C設備驅動基本編寫過程已經講述完畢，以后凡是拿到新的芯片，需要在Linux下讀寫I2C寄存器，均可參考本系列的代碼進行編寫。當然，這里只是講述了I2C設備驅動編寫的一些最基本的方法，關于I2C設備驅動的原理部分并沒有涉及，希望自己以后更加深入地了解了Linux設備驅動原理后再進一步闡述。本文希望對初學者有所幫助，文中有什么講述不正確的地方，歡迎留言或者來信lujun.hust@gmail.com交流。