一、MPU6050
空间运动传感器芯片
此芯片固定在运动物体上，可以根据芯片返回的数据确定运动物体的姿态。
主要包括6个数据：（三轴就是x，y，z）
- 3轴加速度
- 3轴角速度
二、硬件原理图
三、设备树节点
1、iomuxc子节点
设备树文件中添加新的引脚组
pinctrl_i2c1: i2c1grp {
// 添加i2c控制器的两个引脚,对应的pin复用为i2c1控制器的相关引脚
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL 0x4001b8b0
MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA 0x4001b8b0
>;
};
2、i2c1子节点
&i2c1
{
// 设置i2c1控制器的时钟频率，100k
clock-frequency = <100000>;
// 声明设备节点所使用的的引脚状态（pinctrl-0），使用pinctrl_i2c1引脚组
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
// i2c1节点下的每个子节点，在kernel加载时都会被解析成一个i2c_client结构体
i2c_mpu6050@68
{
compatible = "fire,i2c_mpu6050";
// 会被转换成i2c设备地址
reg = <0x68>;
status = "okay";
};
};
四、例程
1、驱动代码：test.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#define SMPLRT_DIV 0x19
#define CONFIG 0x1A
#define GYRO_CONFIG 0x1B
#define ACCEL_CONFIG 0x1C
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B
#define WHO_AM_I 0x75
/*------------------字符设备内容----------------------*/
#define DEV_NAME "I2C1_mpu6050"
#define DEV_CNT (1)
/*定义 led 资源结构体，保存获取得到的节点信息以及转换后的虚拟寄存器地址*/
static dev_t mpu6050_devno; //定义字符设备的设备号
static struct cdev mpu6050_chr_dev; //定义字符设备结构体chr_dev
struct class *class_mpu6050; //保存创建的类
struct device *device_mpu6050; // 保存创建的设备
struct device_node *mpu6050_device_node; //rgb_led的设备树节点结构体
/*------------------IIC设备内容----------------------*/
struct i2c_client *mpu6050_client = NULL; //保存mpu6050设备对应的i2c_client结构体，匹配成功后由.prob函数带回。
/*通过i2c 向mpu6050写入数据
*mpu6050_client：mpu6050的i2c_client结构体。
*address, 数据要写入的地址，
*data, 要写入的数据
*返回值，错误，-1。成功，0
*/
static int i2c_write_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, u8 data)
{
int error = 0;
u8 write_data[2];
struct i2c_msg send_msg; //要发送的数据结构体
/*设置要发送的数据*/
write_data[0] = address;
write_data[1] = data;
/*发送 iic要写入的地址 reg*/
send_msg.addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
send_msg.flags = 0; //标记为发送数据
send_msg.buf = write_data; //写入的首地址
send_msg.len = 2; //reg长度
/*执行发送*/
error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, &send_msg, 1);
if (error != 1)
{
printk(KERN_DEBUG "\n i2c_transfer error \n");
return -1;
}
return 0;
}
/*通过i2c 向mpu6050写入数据
*mpu6050_client：mpu6050的i2c_client结构体。
*address, 要读取的地址，
*data，保存读取得到的数据
*length，读长度
*返回值，错误，-1。成功，0
*/
static int i2c_read_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, void *data, u32 length)
{
int error = 0;
u8 address_data = address;
struct i2c_msg mpu6050_msg[2];
/*设置读取位置msg*/
mpu6050_msg[0].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
mpu6050_msg[0].flags = 0; //标记为发送数据
mpu6050_msg[0].buf = &address_data; //写入的首地址
mpu6050_msg[0].len = 1; //写入长度
/*设置读取位置msg*/
mpu6050_msg[1].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
mpu6050_msg[1].flags = I2C_M_RD; //标记为读取数据
mpu6050_msg[1].buf = data; //读取得到的数据保存位置
mpu6050_msg[1].len = length; //读取长度
error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, mpu6050_msg, 2);
if (error != 2)
{
printk(KERN_DEBUG "\n i2c_read_mpu6050 error \n");
return -1;
}
return 0;
}
/*初始化i2c
*返回值，成功，返回0。失败，返回 -1
*/
static int mpu6050_init(void)
{
int error = 0;
/*配置mpu6050电源管理，0x00,正常启动*/
error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, PWR_MGMT_1, 0X00);
/*设置MPU6050的采样频率*/
error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, SMPLRT_DIV, 0X07);
/*设置数字低通滤波器和帧同步引脚采样*/
error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, CONFIG, 0X06);
/*设置量程和 X、Y、Z 轴加速度自检*/
error += i2c_write_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_CONFIG, 0X01);
if (error < 0)
{
/*初始化错误*/
printk(KERN_DEBUG "\n mpu6050_init error \n");
return -1;
}
return 0;
}
/*字符设备操作函数集，open函数实现*/
static int mpu6050_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
// printk("\n mpu6050_open \n");
/*向 mpu6050 发送配置数据，让mpu6050处于正常工作状态*/
mpu6050_init();
return 0;
}
/*字符设备操作函数集，.read函数实现*/
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
char data_H;
char data_L;
int error;
//保存mpu6050转换得到的原始数据
short mpu6050_result[6];
/*读取3轴加速度原始值*/
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[0] = data_H << 8;
mpu6050_result[0] += data_L;
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[1] = data_H << 8;
mpu6050_result[1] += data_L;
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[2] = data_H << 8;
mpu6050_result[2] += data_L;
/*读取3轴角速度原始值*/
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[3] = data_H << 8;
mpu6050_result[3] += data_L;
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[4] = data_H << 8;
mpu6050_result[4] += data_L;
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[5] = data_H << 8;
mpu6050_result[5] += data_L;
// printk("AX=%d, AY=%d, AZ=%d \n",(int)mpu6050_result[0],(int)mpu6050_result[1],(int)mpu6050_result[2]);
// printk("GX=%d, GY=%d, GZ=%d \n \n",(int)mpu6050_result[3],(int)mpu6050_result[4],(int)mpu6050_result[5]);
/*将读取得到的数据拷贝到用户空间*/
error = copy_to_user(buf, mpu6050_result, cnt);
if(error != 0)
{
printk("copy_to_user error!");
return -1;
}
return 0;
}
/*字符设备操作函数集，.release函数实现*/
static int mpu6050_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
// printk("\n mpu6050_release \n");
return 0;
}
/*字符设备操作函数集*/
static struct file_operations mpu6050_chr_dev_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = mpu6050_open,
.read = mpu6050_read,
.release = mpu6050_release,
};
/*----------------平台驱动函数集-----------------*/
static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
int ret = -1; //保存错误状态码
printk(KERN_EMERG "\t match successed \n");
/*---------------------注册 字符设备部分-----------------*/
//采用动态分配的方式，获取设备编号，次设备号为0，
//设备名称为rgb-leds，可通过命令cat /proc/devices查看
//DEV_CNT为1，当前只申请一个设备编号
ret = alloc_chrdev_region(&mpu6050_devno, 0, DEV_CNT, DEV_NAME);
if (ret < 0)
{
printk("fail to alloc mpu6050_devno\n");
goto alloc_err;
}
//关联字符设备结构体cdev与文件操作结构体file_operations
mpu6050_chr_dev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&mpu6050_chr_dev, &mpu6050_chr_dev_fops);
// 添加设备至cdev_map散列表中
ret = cdev_add(&mpu6050_chr_dev, mpu6050_devno, DEV_CNT);
if (ret < 0)
{
printk("fail to add cdev\n");
goto add_err;
}
/*创建类 */
class_mpu6050 = class_create(THIS_MODULE, DEV_NAME);
/*创建设备 DEV_NAME 指定设备名，*/
device_mpu6050 = device_create(class_mpu6050, NULL, mpu6050_devno, NULL, DEV_NAME);
mpu6050_client = client;
return 0;
add_err:
// 添加设备失败时，需要注销设备号
unregister_chrdev_region(mpu6050_devno, DEV_CNT);
printk("\n error! \n");
alloc_err:
return -1;
}
static int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)
{
/*删除设备*/
device_destroy(class_mpu6050, mpu6050_devno); //清除设备
class_destroy(class_mpu6050); //清除类
cdev_del(&mpu6050_chr_dev); //清除设备号
unregister_chrdev_region(mpu6050_devno, DEV_CNT); //取消注册字符设备
return 0;
}
/*定义ID 匹配表*/
static const struct i2c_device_id gtp_device_id[] = {
{"fire,i2c_mpu6050", 0},
{}};
/*定义设备树匹配表*/
static const struct of_device_id mpu6050_of_match_table[] = {
{.compatible = "fire,i2c_mpu6050"},
{/* sentinel */}};
/*定义i2c总线设备结构体*/
struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
.id_table = gtp_device_id,
.driver = {
.name = "fire,i2c_mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = mpu6050_of_match_table,
},
};
/*
*驱动初始化函数
*/
static int __init mpu6050_driver_init(void)
{
int ret;
pr_info("mpu6050_driver_init\n");
ret = i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
return ret;
}
/*
*驱动注销函数
*/
static void __exit mpu6050_driver_exit(void)
{
pr_info("mpu6050_driver_exit\n");
i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}
module_init(mpu6050_driver_init);
module_exit(mpu6050_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
2、测试app源码：app.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
short resive_data[6]; //保存收到的 mpu6050转换结果数据，依次为 AX(x轴角度), AY, AZ 。GX(x轴加速度), GY ,GZ
/*打开文件*/
// uevent守护进程会根据/sys/class目录下相关属性来创建设备文件
int fd = open("/dev/I2C1_mpu6050", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
printf("open file : %s failed !\n", argv[0]);
return -1;
}
/*读取数据*/
int error = read(fd,resive_data,12);
if(error < 0)
{
printf("write file error! \n");
close(fd);
/*判断是否关闭成功*/
}
/*打印数据*/
printf("AX=%d, AY=%d, AZ=%d ",(int)resive_data[0],(int)resive_data[1],(int)resive_data[2]);
printf(" GX=%d, GY=%d, GZ=%d \n \n",(int)resive_data[3],(int)resive_data[4],(int)resive_data[5]);
/*关闭文件*/
error = close(fd);
if(error < 0)
{
printf("close file error! \n");
}
return 0;
}
2080
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