基于AP3216C芯片的三合一整合型光感测器设计

1、前言

开发板上有AP3216三合一整合型光感测器，看了看出厂SDK包中并未添加相关驱动。本次我们就一起来学习一下。

2、AP3216简介

AP3216C 芯片集成了光强传感器（ ALS: Ambient Light Sensor），接近传感器（ PS: Proximity Sensor），还有一个红外 LED（ IR LED）。

这个芯片设计的用途是给手机之类的使用，比如：返回当前环境光强以便调整屏幕亮度；用户接听电话时，将手机放置在耳边后，自动关闭屏幕避免用户误触碰 。

该芯片通过 I2C 接口与主控制器相连， 如：

3、IIC驱动简介

Linux下IIC有两种驱动方式：一种是按照字符设备驱动方式来驱动IIC；另一种是走Linux下IIC的框架。按照字符设备驱动的方式可以查阅这一篇文章：Linux IIC 字符设备 驱动例子。

这里我们浅浅地（真的很浅~~）了解学习一下第二种方式，因为找到的AP3216的驱动就是基于IIC驱动框架的，哈哈。

IIC驱动框架图如

IIC驱动框架可大体分为两大部分：

① I2C 总线驱动：SOC 的 I2C 控制器驱动，也叫做 I2C 适配器驱动。

② I2C 设备驱动：针对具体的 I2C 设备而编写的驱动。

其中，访问抽象层与I2C核心层数据I2C 总线驱动部分；driver驱动层属于I2C设备驱动部分。

上面框图对应的代码调用层次图如：

下面的AP3216驱动可以对照这张图来看看。

4、AP3216实验

我们使用设备树来描述AP3216设备信息，首先我们没有在设备树中添加AP3216相关节点时，我们系统的I2C设备如：

添加I2C pinctrl，板子上AP3216接的是I2C1：

配置寄存器的值都设为0x4001b8b0，这一段是什么意思我们在什么是Pinctrl子系统及GPIO子系统？这篇笔记中也有写到，就是几个寄存器及其配置。

接下来在i2c1节点下添加ap3216节点：

编译设备树，传到开发板上，重启。此时我们系统的I2C设备有：

可见，新增的AP3216 I2C设备名就是我们设备树里设置的。

下面编写AP3216驱动（以下代码来源于网络）：

ap3216.c：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"ap3216creg.h"
/***************************************************************
文件名:ap3216c.c
描述:AP3216C驱动程序
***************************************************************/
#defineAP3216C_CNT1
#defineAP3216C_NAME"ap3216c"

structap3216c_dev{
dev_tdevid;/*设备号*/
structcdevcdev;/*cdev*/
structclass*class;/*类*/
structdevice*device;/*设备*/
structdevice_node*nd;/*设备节点*/
intmajor;/*主设备号*/
void*private_data;/*私有数据*/
unsignedshortir,als,ps;/*三个光传感器数据*/
};

staticstructap3216c_devap3216cdev;

/*
*@description:从ap3216c读取多个寄存器数据
*@param-dev:ap3216c设备
*@param-reg:要读取的寄存器首地址
*@param-val:读取到的数据
*@param-len:要读取的数据长度
*@return:操作结果
*/
staticintap3216c_read_regs(structap3216c_dev*dev,u8reg,void*val,intlen)
{
intret;
structi2c_msgmsg[2];
structi2c_client*client=(structi2c_client*)dev->private_data;

/*msg[0]为发送要读取的首地址*/
msg[0].addr=client->addr;/*ap3216c地址*/
msg[0].flags=0;/*标记为发送数据*/
msg[0].buf=®/*读取的首地址*/
msg[0].len=1;/*reg长度*/

/*msg[1]读取数据*/
msg[1].addr=client->addr;/*ap3216c地址*/
msg[1].flags=I2C_M_RD;/*标记为读取数据*/
msg[1].buf=val;/*读取数据缓冲区*/
msg[1].len=len;/*要读取的数据长度*/

ret=i2c_transfer(client->adapter,msg,2);
if(ret==2){
ret=0;
}else{
printk("i2crdfailed=%dreg=%06xlen=%d\n",ret,reg,len);
ret=-EREMOTEIO;
}
returnret;
}

/*
*@description:向ap3216c多个寄存器写入数据
*@param-dev:ap3216c设备
*@param-reg:要写入的寄存器首地址
*@param-val:要写入的数据缓冲区
*@param-len:要写入的数据长度
*@return:操作结果
*/
statics32ap3216c_write_regs(structap3216c_dev*dev,u8reg,u8*buf,u8len)
{
u8b[256];
structi2c_msgmsg;
structi2c_client*client=(structi2c_client*)dev->private_data;

b[0]=reg;/*寄存器首地址*/
memcpy(&b[1],buf,len);/*将要写入的数据拷贝到数组b里面*/

msg.addr=client->addr;/*ap3216c地址*/
msg.flags=0;/*标记为写数据*/

msg.buf=b;/*要写入的数据缓冲区*/
msg.len=len+1;/*要写入的数据长度*/

returni2c_transfer(client->adapter,&msg,1);
}

/*
*@description:读取ap3216c指定寄存器值，读取一个寄存器
*@param-dev:ap3216c设备
*@param-reg:要读取的寄存器
*@return:读取到的寄存器值
*/
staticunsignedcharap3216c_read_reg(structap3216c_dev*dev,u8reg)
{
u8data=0;

ap3216c_read_regs(dev,reg,&data,1);
returndata;

#if0
structi2c_client*client=(structi2c_client*)dev->private_data;
returni2c_smbus_read_byte_data(client,reg);
#endif
}

/*
*@description:向ap3216c指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
*@param-dev:ap3216c设备
*@param-reg:要写的寄存器
*@param-data:要写入的值
*@return:无
*/
staticvoidap3216c_write_reg(structap3216c_dev*dev,u8reg,u8data)
{
u8buf=0;
buf=data;
ap3216c_write_regs(dev,reg,&buf,1);
}

/*
*@description :读取AP3216C的数据，读取原始数据，包括ALS,PS和IR, 注意！
*:如果同时打开ALS,IR+PS的话两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms
*@param-ir:ir数据
*@param-ps:ps数据
*@param-ps:als数据
*@return :无。
*/
voidap3216c_readdata(structap3216c_dev*dev)
{
unsignedchari=0;
unsignedcharbuf[6];

/*循环读取所有传感器数据*/
for(i=0;i< 6; i++) 
    {
        buf[i] = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i); 
    }
 
    if(buf[0] & 0X80)  /* IR_OF位为1,则数据无效 */
  dev->ir=0;
else/*读取IR传感器的数据*/
dev->ir=((unsignedshort)buf[1]<< 2) | (buf[0] & 0X03);    
 
 dev->als=((unsignedshort)buf[3]<< 8) | buf[2]; /* 读取ALS传感器的数据     */  
 
    if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效    */
  dev->ps=0;
else/*读取PS传感器的数据*/
dev->ps=((unsignedshort)(buf[5]&0X3F)<< 4) | (buf[4] & 0X0F); 
}
 
/*
 * @description  : 打开设备
 * @param - inode  : 传递给驱动的inode
 * @param - filp  : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 *        一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return    : 0 成功;其他 失败
 */
static int ap3216c_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 filp->private_data=&ap3216cdev;

/*初始化AP3216C*/
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev,AP3216C_SYSTEMCONG,0x04);/*复位AP3216C*/
mdelay(50);/*AP3216C复位最少10ms*/
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev,AP3216C_SYSTEMCONG,0X03);/*开启ALS、PS+IR*/
return0;
}

/*
*@description:从设备读取数据
*@param-filp:要打开的设备文件(文件描述符)
*@param-buf:返回给用户空间的数据缓冲区
*@param-cnt:要读取的数据长度
*@param-offt:相对于文件首地址的偏移
*@return:读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
staticssize_tap3216c_read(structfile*filp,char__user*buf,size_tcnt,loff_t*off)
{
shortdata[3];
longerr=0;

structap3216c_dev*dev=(structap3216c_dev*)filp->private_data;

ap3216c_readdata(dev);

data[0]=dev->ir;
data[1]=dev->als;
data[2]=dev->ps;
err=copy_to_user(buf,data,sizeof(data));
return0;
}

/*
*@description:关闭/释放设备
*@param-filp:要关闭的设备文件(文件描述符)
*@return:0成功;其他失败
*/
staticintap3216c_release(structinode*inode,structfile*filp)
{
return0;
}

/*AP3216C操作函数*/
staticconststructfile_operationsap3216c_ops={
.owner=THIS_MODULE,
.open=ap3216c_open,
.read=ap3216c_read,
.release=ap3216c_release,
};

/*
*@description:i2c驱动的probe函数，当驱动与
*设备匹配以后此函数就会执行
*@param-client:i2c设备
*@param-id:i2c设备ID
*@return:0，成功;其他负值,失败
*/
staticintap3216c_probe(structi2c_client*client,conststructi2c_device_id*id)
{
/*1、构建设备号*/
if(ap3216cdev.major){
ap3216cdev.devid=MKDEV(ap3216cdev.major,0);
register_chrdev_region(ap3216cdev.devid,AP3216C_CNT,AP3216C_NAME);
}else{
alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid,0,AP3216C_CNT,AP3216C_NAME);
ap3216cdev.major=MAJOR(ap3216cdev.devid);
}

/*2、注册设备*/
cdev_init(&ap3216cdev.cdev,&ap3216c_ops);
cdev_add(&ap3216cdev.cdev,ap3216cdev.devid,AP3216C_CNT);

/*3、创建类*/
ap3216cdev.class=class_create(THIS_MODULE,AP3216C_NAME);
if(IS_ERR(ap3216cdev.class)){
returnPTR_ERR(ap3216cdev.class);
}

/*4、创建设备*/
ap3216cdev.device=device_create(ap3216cdev.class,NULL,ap3216cdev.devid,NULL,AP3216C_NAME);
if(IS_ERR(ap3216cdev.device)){
returnPTR_ERR(ap3216cdev.device);
}

ap3216cdev.private_data=client;

return0;
}

/*
*@description:i2c驱动的remove函数，移除i2c驱动的时候此函数会执行
*@param-client:i2c设备
*@return:0，成功;其他负值,失败
*/
staticintap3216c_remove(structi2c_client*client)
{
/*删除设备*/
cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid,AP3216C_CNT);

/*注销掉类和设备*/
device_destroy(ap3216cdev.class,ap3216cdev.devid);
class_destroy(ap3216cdev.class);
return0;
}

/*传统匹配方式ID列表*/
staticconststructi2c_device_idap3216c_id[]={
{"iot,ap3216c",0},
{}
};

/*设备树匹配列表*/
staticconststructof_device_idap3216c_of_match[]={
{.compatible="iot,ap3216c"},
{/*Sentinel*/}
};

/*i2c驱动结构体*/
staticstructi2c_driverap3216c_driver={
.probe=ap3216c_probe,
.remove=ap3216c_remove,
.driver={
.owner=THIS_MODULE,
.name="ap3216c",
.of_match_table=ap3216c_of_match,
},
.id_table=ap3216c_id,
};

/*
*@description:驱动入口函数
*@param:无
*@return:无
*/
staticint__initap3216c_init(void)
{
intret=0;

ret=i2c_add_driver(&ap3216c_driver);
returnret;
}

/*
*@description:驱动出口函数
*@param:无
*@return:无
*/
staticvoid__exitap3216c_exit(void)
{
i2c_del_driver(&ap3216c_driver);
}

/*module_i2c_driver(ap3216c_driver)*/

module_init(ap3216c_init);
module_exit(ap3216c_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("pjw");

驱动详解可查阅注释及配合上诉的I2C驱动框架的框图及数据手册理解。

ap3216creg.h：

#ifndefAP3216C_H
#defineAP3216C_H
/***************************************************************
文件名:ap3216creg.h
描述:AP3216C寄存器地址描述头文件
***************************************************************/
#defineAP3216C_ADDR0X1E/*AP3216C器件地址*/
/*AP3316C寄存器*/
#defineAP3216C_SYSTEMCONG0x00/*配置寄存器*/
#defineAP3216C_INTSTATUS0X01/*中断状态寄存器*/
#defineAP3216C_INTCLEAR0X02/*中断清除寄存器*/
#defineAP3216C_IRDATALOW0x0A/*IR数据低字节*/
#defineAP3216C_IRDATAHIGH0x0B/*IR数据高字节*/
#defineAP3216C_ALSDATALOW0x0C/*ALS数据低字节*/
#defineAP3216C_ALSDATAHIGH0X0D/*ALS数据高字节*/
#defineAP3216C_PSDATALOW0X0E/*PS数据低字节*/
#defineAP3216C_PSDATAHIGH0X0F/*PS数据高字节*/
#endif

ap3216应用：

ap3216cApp.c：

#include"stdio.h"
#include"unistd.h"
#include"sys/types.h"
#include"sys/stat.h"
#include"sys/ioctl.h"
#include"fcntl.h"
#include"stdlib.h"
#include"string.h"
#include
#include
#include
#include
#include
/***************************************************************
文件名:ap3216cApp.c
描述: ap3216c设备测试APP。
使用方法：./ap3216cApp /dev/ap3216c
***************************************************************/

/*
*@description:main主程序
*@param-argc:argv数组元素个数
*@param-argv:具体参数
*@return:0成功;其他失败
*/
intmain(intargc,char*argv[])
{
intfd;
char*filename;
unsignedshortdatabuf[3];
unsignedshortir,als,ps;
intret=0;

if(argc!=2){
printf("ErrorUsage!\r\n");
return-1;
}

filename=argv[1];
fd=open(filename,O_RDWR);
if(fd< 0) {
  printf("can't open file %s\r\n", filename);
  return -1;
 }
 
 while (1) {
  ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
  if(ret == 0) {    /* 数据读取成功 */
   ir =  databuf[0];  /* ir传感器数据 */
   als = databuf[1];  /* als传感器数据 */
   ps =  databuf[2];  /* ps传感器数据 */
   printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps);
  }
  usleep(200000); /*100ms */
 }
 close(fd); /* 关闭文件 */ 
 return 0;
}

编写Makefile，从之前的文章=======拷贝过来修改：

KERN_DIR=/home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88

all:
make-C$(KERN_DIR)M=`pwd`modules
$(CROSS_COMPILE)gcc-oap3216cAppap3216cApp.c

clean:
make-C$(KERN_DIR)M=`pwd`modulesclean
rm-rfmodules.order
rm-fap3216cApp

#参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
#要想把a.c,b.c编译成ab.ko,可以这样指定:
#ab-y:=a.ob.o
#obj-m+=ab.o

obj-m+=ap3216.o

编译得到ap3216.ko及ap3216cApp，传到板子上运行：

以上就是本次的实验分享，如果文章对你有帮助，欢迎转发，谢谢！

参考资料：

1、https://blog.csdn.net/weixin_34032792/article/details/85582751?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control&dist_request_id=1328690.367.16165120737124801&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control

2、https://blog.csdn.net/p1279030826/article/details/106459333

3、《嵌入式Linux应用开发完全手册》

编辑：hfy