Linux驱动开发-编写PCF8591(ADC)芯片驱动

青春须早为，岂能长少年。这篇文章主要讲述Linux驱动开发-编写PCF8591(ADC)芯片驱动相关的知识，希望能为你提供帮助。
1. PCF8591介绍PCF8591是一个IIC总线接口的ADC/DAC转换芯片，功能比较强大，这篇文章就介绍在Linux系统里如何编写一个PCF8591的驱动，完成ADC数据采集，DAC数据输出。
下面是PCF8591的介绍:
PCF8591 主要性能指标：
★单电源供电
★PCF8591 的操作电压范围 2.5V-6V
★低待机电流
★通过 I2C 总线串行输入/输出
★PCF8591 通过 3 个硬件地址引脚寻址
★PCF8591 的采样率由 I2C 总线速率决定
★4 个模拟输入可编程为单端型或差分输入
★自动增量频道选择
★PCF8591 的模拟电压范围从 VSS 到 VDD
★PCF8591 内置跟踪保持电路
★8-bit 逐次逼近 A/D 转换器
★通过 1 路模拟输出实现 DAC 增益
模块功能描述:
1 模块芯片采用 PCF8951
2 模块支持外部 4 路电压输入采集（电压输入范围 0-5v）
3 模块集成光敏电阻，可以通过 AD 采集环境光强精确数值
4 模块集成热敏电阻，可以通过 AD 采集环境温度精确数值
5 模块集成 1 路 0-5V 电压输入采集（通过蓝色电位器调节输入
电压）
6 模块带电源指示灯（对模块供电后指示灯会亮）
7 模块带 DA 输出指示灯，当模块 DA 输出接口电压达到一定值，
会点亮板上 DA 输出指示灯，电压越大，指示灯亮度越明显；
2. 硬件环境介绍当前的开发板采用友善之臂Tiny4412开发板，采用三星的exynos-4412芯片，下面是开发板与PCF8591的硬件连线图：

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模块接口说明
当前项目采用的模块左边和右边分别外扩2路排针接口，分别说明如下：
（1）AOUT 是芯片的DAC输出接口
（2）AINO 是芯片模拟输入接口 0
（3）AIN1 是芯片模拟输入接口 1
（4）AIN2 是芯片模拟输入接口 2
（5）AIN3 是芯片模拟输入接口 3
（6）SCL 是IIC 时钟接口接MCU的IO口
（7）SDA 是IIC 数据接口接MCU的 IO 口
（8）GND 是模块的地，外接MCU的GND
（9）VCC 是电源接口，外接 3.3v-5v

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下面是PCF8591的原理图，介绍了每个引脚详细功能:

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3. 驱动案例代码下面是PCF8591的驱动代码，采用IIC子系统框架编程，驱动代码分为设备端、驱动端两部分。
【Linux驱动开发-编写PCF8591(ADC)芯片驱动】驱动框架采用杂项字符设备完成注册，给应用层提供访问的设备节点，详细的说明在代码路写了完整的注释。
3.1 驱动端代码

#include < linux/init.h> #include < linux/module.h> #include < linux/platform_device.h> #include < linux/i2c.h> #include < linux/interrupt.h> /*注册中断相关*/ #include < linux/irq.h> /*中断边沿类型定义*/ #include < linux/gpio.h> /*中断IO口定义*/ #include < linux/workqueue.h> /*工作队列相关*/ #include < linux/mutex.h> /*互斥信号量头文件*/ #include < linux/delay.h> #include < linux/miscdevice.h> /*杂项设备相关结构体*/ #include < linux/fs.h> /*文件操作集合头文件*/ #include < linux/uaccess.h> /*使用copy_to_user和copy_from_user*/#define AIN0 0x40 #define AIN1 0x41 #define AIN2 0x42 #define AIN3 0x43static struct i2c_client *PCF8591_client; /*IIC设备总线*//*读取PCF8591ADC数据*/ unsigned char PCF8591_ReadADC(unsigned char ch)return i2c_smbus_read_byte_data(PCF8591_client,ch); static int PCF8591_open(struct inode *my_inode, struct file *my_file)return 0; static ssize_t PCF8591_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t my_len, loff_t * my_loff)unsigned char data=https://www.songbingjia.com/android/PCF8591_ReadADC(AIN0); copy_to_user(buf,& data,1); data=PCF8591_ReadADC(AIN1); printk("1:%d\\r\\n",data); data=https://www.songbingjia.com/android/PCF8591_ReadADC(AIN2); printk("2:%d\\r\\n",data); data=https://www.songbingjia.com/android/PCF8591_ReadADC(AIN3); printk("3:%d\\r\\n",data); return 0; staticssize_t PCF8591_write(struct file *my_file, const char __user *buf, size_t my_len, loff_t *my_loff)//DAC输出 i2c_smbus_write_byte_data(PCF8591_client,0x40,100); return 0; static intPCF8591_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file)return 0; /*定义一个文件操作集合结构体*/ static struct file_operations ops_PCF8591= .owner = THIS_MODULE, .read=PCF8591_read,/*读函数-被应用层read函数调用*/ .write=PCF8591_write,/*写函数-被应用层write函数调用*/ .open=PCF8591_open,/*打开函数-被应用层open函数调用*/ .release=PCF8591_release, /*释放函数*/ ; /*定义一个杂项设备结构体*/ static struct miscdevice misce_PCF8591= .minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, /*自动分配次设备号*/ .name = "Tiny4412_PCF8591",/*名称在dev/目录下边可以找到*/ .fops = & ops_PCF8591,/*文件操作集合*/ ; static int i2c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *device_id)//匹配成功时调用PCF8591_client=client; printk("< 1> ""驱动端IIC匹配的地址=0x%x\\n",client-> addr); /* 检测适配器是否支持smbus字节读写函数 */ if(i2c_check_functionality(client-> adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA)) printk("适配器支持smbus字节读写函数\\n"); /*注册*/ misc_register(& misce_PCF8591); return 0; static int i2c_remove(struct i2c_client *client)misc_deregister(& misce_PCF8591); /*注销*/ printk("i2c_驱动端卸载成功!!!\\n"); return 0; /* IIC驱动端 */ static const struct i2c_device_id i2c_id[] ="Tiny4412_PCF8591",0,//设备端的名字为"my_PCF8591",后面的表示需要私有数据; struct i2c_driver i2c_drv =.driver=.name = "PCF8591", .owner = THIS_MODULE, , .probe = i2c_probe, .remove = i2c_remove, .id_table = i2c_id, ; static int __init i2c_drv_init(void)i2c_add_driver(& i2c_drv); //向iic总线注册一个驱动 return 0; static void __exit i2c_drv_exit(void)//平台设备端的出口函数i2c_del_driver(& i2c_drv); module_init(i2c_drv_init); module_exit(i2c_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 设备端代码

#include < linux/init.h> #include < linux/module.h> #include < linux/platform_device.h> #include < linux/i2c.h> /*获取总线*/ struct i2c_adapter *i2c_adap; //获取到的总线存放在这个结构体 static struct i2c_client *i2cClient = NULL; //PCF8591固定地址 b1001 //PCF8591硬件地址 b000 //组合:b1001000 = 0x48 //注意:IIC标准地址是7位 static unsigned short const i2c_addr_list[] = 0x48, I2C_CLIENT_END ; //地址队列static int __init i2c_dev_init(void)struct i2c_board_info i2c_info; //设备描述结构体，里面存放着欲设备的名字还有地址 i2c_adap = i2c_get_adapter(0); //获取0号总线 if(i2c_adap==NULL)printk("PCF8591--II总线0 获取失败!!\\n"); memset(& i2c_info,0,sizeof(struct i2c_board_info)); //把设备描述结构体清空结构体清空 strlcpy(i2c_info.type,"Tiny4412_PCF8591",I2C_NAME_SIZE); //把设备的名字赋值给i2c_infoi2cClient = i2c_new_probed_device(i2c_adap,& i2c_info,i2c_addr_list,NULL); if(i2cClient==NULL)printk("PCF8591 0x%x:地址不可用!!\\n",i2c_addr_list[0]); i2c_put_adapter(i2c_adap); printk("PCF8591_dev_init初始化成功!!\\n"); return 0; static void __exit i2c_dev_exit(void)//平台设备端的出口函数/*注销设备*/ i2c_unregister_device(i2cClient); i2c_release_client(i2cClient); printk("PCF8591_dev_exit ok!!\\n"); module_init(i2c_dev_init); module_exit(i2c_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

3.3 应用层代码

#include < stdio.h> #include < sys/types.h> #include < sys/stat.h> #include < fcntl.h> /* PCF8591 应用层测试代码 */ int main(int argc,char **argv)unsigned char data=https://www.songbingjia.com/android/0; int fp; float tmp; //tmp=5.34v0.34 int a; int b; fp=open("/dev/Tiny4412_PCF8591",O_RDWR); if(fp< 0)/*判断文件是否打开成功*/printf("PCF8591 driver open error!\\n"); return -1; while(1)read(fp,& data,1); write(fp,& data,1); printf("ADC1=%d\\n",data); tmp=(float)data*(5.0/255); //电压= 采集的数字量*(参考电压/分辨率); a=tmp; //a=5tmp=5.3 b=(int)((tmp-a)*1000); //b=0.34 printf("ADC1=%d.%dV\\r\\n",(int)a,(int)b); sleep(1); close(fp); return 0;