Linux i2c设备驱动——BMP180
1. BMP180
BMP180是博世（BOSCH）公司的一款气压传感器，内置EEPROM存储大气压和温度校准系数，以数据接口i2c对外连接处理器。
1.1 编程关键信息
【1】i2c从地址
0x77（7bit有效地址，不包括读写位，Linux i2c总线驱动内部作读写位处理）
【2】校准系数
处理器通过i2c读取BMP180的温度值和压力值是原始AD值，未经过校准补偿。每个BM180器件在出厂时都根据不同特性提供独有的校准系数，存储于内置EEPROM中，校准系数共176位（22字节）。处理器获得准确的气压值和温度值，首先应读取内置校准系数，将原始AD值和校准系数进行换算。BM180数据手册提供计算方式。
【3】寄存器
- 校准系数寄存器
- 原始AD值寄存器
- 芯片唯一ID
- 芯片复位
2. Linux BMP180驱动
以下步骤为主要过程，有所省略，只标识出关键节点和注意事项，完整源码见文章末尾。
2.1 平台
编译系统：Ubuntu16.04
ARM硬件：firefly RK3399
ARM系统：firefly Ubuntu16.04（SDK）
Linux内核：Linux 4.4.179
连接i2c：i2c4
首先需根据firefly官网提供的Ubuntu16 固件编译教程下载Linux SDK并同步源码。
2.2 修改设备树
根据SDK编译脚本可知，RK3399板子使用的设备树位于“kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-firefly.dts”，经过层层挖掘，i2c总线相关设备树节点位于“rk3399-firefly.dts—>rk3399-firefly-port.dtsi —> rk3399-firefly-core.dtsi”，编辑“rk3399-firefly-core.dtsi”，在“i2c4”节点上依葫芦画瓢，添加bmp180节点，bmp180 i2c从地址为0x77。
bmp180: bmp180@77{
compatible = "bosch,bmp180";
reg = <0x77>;
status = "okay";
};
本次驱动测试是将bmp180驱动编译成模块（.ko），没有编译到内核中，因此到这一步就可以开始开始编译内核了，如果是首次编译，需要漫长的等待。编译完成，在kernel目录下生成“boot.img”，boot.img包括了内核（kernel.img）和设备树文件（resource.img）。通过官方烧录工具，选择更新boot分区。
2.3 bmp180_open接口
用户在open“bmp180”驱动时，将芯片校准系数读出，用于后面read操作计算实际温度值和气压值
bmp180_read_regs(pfile->private_data, BMS_CAL_AC1, bmbuf, 22);
bmp180_clac_parm.ac1 = (bmbuf[0]<<8)|bmbuf[1];
bmp180_clac_parm.ac2 = (bmbuf[2]<<8)|bmbuf[3];
bmp180_clac_parm.ac3 = (bmbuf[4]<<8)|bmbuf[5];
bmp180_clac_parm.ac4 = (bmbuf[6]<<8)|bmbuf[7];
bmp180_clac_parm.ac5 = (bmbuf[8]<<8)|bmbuf[9];
bmp180_clac_parm.ac6 = (bmbuf[10]<<8)|bmbuf[11];
bmp180_clac_parm.b1 = (bmbuf[12]<<8)|bmbuf[13];
bmp180_clac_parm.b2 = (bmbuf[14]<<8)|bmbuf[15];
bmp180_clac_parm.mb = (bmbuf[16]<<8)|bmbuf[17];
bmp180_clac_parm.mc = (bmbuf[18]<<8)|bmbuf[19];
bmp180_clac_parm.md = (bmbuf[20]<<8)|bmbuf[21];
2.4 bmp180_read接口
read函数负责读取原始AD值，并通过校验系数计算出实际值，返回给用户层。温度值为short型，单位0.1℃；气压值为long型（64位系统为8字节），单位Pa；温度值存储于低字节，气压值存储于高字节；小端模式。
if(copy_to_user(buf, (const uint8_t*)&temperature, sizeof(temperature)))
{
ret = -1;
printk("copy to user failed\n");
}
if (copy_to_user(buf+sizeof(temperature), (const uint8_t*)&pressure, sizeof(pressure)))
{
ret = -1;
printk("copy to user failed\n");
}
2.5 bmp180_ioctl
ioctl提供用户层获取芯片唯一ID、复位芯片功能。
/* 命令字 */
#define BMP_RESET_CHIP _IO('P', 0)
#define BMP_GET_CHIP_ID _IOR('P', 1, char)
static long bmp180_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int ret = 0;
struct bmp180_dev *p;
uint8_t chip_id = 0x00;
p = pfile->private_data;
switch(cmd)
{
case BMP_RESET_CHIP:
bmp180_write_reg(p, BMP_REG_RESET, BMP_REG_RESET_VALUE);
break;
case BMP_GET_CHIP_ID:
chip_id = bmp180_read_reg(p, BMP_REG_CHIP_ID);
ret = copy_to_user((char __user*)arg, (char __user*)&chip_id, 1);
break;
default:
break;
}
return ret;
}
2.6 bmp180_probe
probe探测函数，设备树和驱动匹配，执行字符驱动创建的流程。
2.7 i2c驱动注册和注销
添加i2c驱动设备匹配属性，属性（compatible）名称字段与必须与设备树i2c节点属性名称保持一致，内核加载驱动时调用“probe”匹配设备树和驱动程序。然后，添加i2c设备驱动注册与注销函数。
/* 设备树匹配 */
static struct of_device_id of_bmp180_ids[] = {
{.compatible = "bosch,bmp180"},
{ }
};
/* 传统的ID匹配 */
static const struct i2c_device_id bmp180_id[] = {
{"bmp180", BMP180_SLAVE_ADDR},
{}
};
/* bmp180 i2c设备驱动 */
static struct i2c_driver bmp180_driver = {
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = BMP180_DEV_NAME,
.of_match_table = of_bmp180_ids,
},
.id_table = bmp180_id,
.probe = bmp180_probe,
.remove = bmp180_remove,
};
2.8 编译Makefile
注意Makefile文件中内核路径，保证ARM板子上内核和编译的内核版本一致，否则后面加载驱动会失败。
ifeq ($(KERNELRELEASE),)
KERNELDIR = /opt/rk3399/linux-sdk/linux-sdk/kernel
PWD := $(shell pwd)
modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.o *.ko .mod.o *.mod.c *.symvers
else
obj-m := bmp180.o
endif
3. 运行
3.1 加载驱动
执行make编译驱动，生成bmp180.ko文件。可以通过U盘、NFS、串口等方式将驱动文件传输至板子上。然后执行“insmod bmp 180.ko”手动加载驱动。
查看驱动加载是否加载成功。执行“ls /dev”查看系统设备驱动，或者执行“ls /sys/bus/i2c/drivers”查看i2c 设备驱动，发现bmp180驱动已经加载成功。
3.2 应用测试程序
编写bmp180_app.c应用程序，2秒周期在终端输出一次温度值和气压值。
4. 源码
