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【Milk-V Duo 开发板免费体验】2. mpu6050驱动添加及测试

前言

本章介绍mpu6050的驱动添加以及测试。
其中驱动没有采用sdk提供的驱动，一方面需要配置irq，另一方面可以学习下如何通过ko方式添加驱动。

一、参考文章

驱动及测试文件编译流程：

https://community.milkv.io/t/risc-v-milk-v-lsm6dsr-i2c-module/284

代码来源：https://blog.csdn.net/m0_58844968/article/details/124994041

二、电路图

image.png

add接地，i2c地址为0x68

三、添加dts

duo-buildroot-sdk\build\boards\cv180x\cv1800b_milkv_duo_sd\dts_riscv\cv1800b_milkv_duo_sd.dts

mpu6050:mpu6050@68 {
    compatible = "invensense,mpu6050";
    reg = <0x68>;
    status = "okay";
    //interrupt-parent = <&gpio26>;
    //interrupts = <0 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
};

image.png

四、添加驱动

代码来源：https://blog.csdn.net/m0_58844968/article/details/124994041

注意驱动mpu6050.c中要和dts中的compatible一致

#ifndef MPU6050REG_H
#define MPU6050REG_H
 
 
typedef unsigned char   uint8_t;
  
/* register define */
#define MPU6050_SMPLRT_DIV                                  0x19     /*陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz) */
#define MPU6050_CONFIG                                      0x1A     /*低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)*/
#define MPU6050_GYRO_CONFIG                                 0x1B     /*陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)*/
#define MPU6050_ACCEL_CONFIG                                0x1C     /*加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz)*/
#define MPU6050_ACCEL_XOUT_H                                0x3B     /**/
#define MPU6050_ACCEL_XOUT_L                                0x3C
#define MPU6050_ACCEL_YOUT_H                                0x3D
#define MPU6050_ACCEL_YOUT_L                                0x3E
#define MPU6050_ACCEL_ZOUT_H                                0x3F
#define MPU6050_ACCEL_ZOUT_L                                0x40
#define MPU6050_TEMP_OUT_H                                  0x41
#define MPU6050_TEMP_OUT_L                                  0x42
#define MPU6050_GYRO_XOUT_H                                 0x43
#define MPU6050_GYRO_XOUT_L                                 0x44
#define MPU6050_GYRO_YOUT_H                                 0x45
#define MPU6050_GYRO_YOUT_L                                 0x46
#define MPU6050_GYRO_ZOUT_H                                 0x47
#define MPU6050_GYRO_ZOUT_L                                 0x48
#define MPU6050_PWR_MGMT_1                                  0x6B       /*电源管理，典型值：0x00(正常启用) */
#define MPU6050_WHO_AM_I                                    0x75       /* IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读) */
#define MPU6050_SlaveAddress                                0xD0       /*IIC写入时的地址字节数据，+1为读取*/
#define MPU6050_IIC_ADDR                                    0x68       /*MPU6050 IIC 器件地址*/
 
/* 中断状态寄存器*/
#define MPU6050_INT_STATUS                                  0x3A
#define MPU6050_INT_ENABLE                                  0x38
#define MPU6050_INT_PIN_CFG                                 0x37
 
 
 
struct mpu6050_accel {
    short x;
    short y;
    short z;
};
 
struct mpu6050_gyro {
    short x;
    short y;
    short z;
};
 
struct mpu6050_data {
    struct mpu6050_accel accel;
    struct mpu6050_gyro gyro;
};
 
 
 
#endif // __MPU6050REG_H

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/irq.h>
// #include <asm/mach/map.h>
// #include <asm/uaccess.h>
// #include <asm/io.h>
// #include <linux/mach/map.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/i2c.h>
#include "mpu6050reg.h"
 
#define mpu6050dev_CNT 1
#define mpu6050dev_NAME "mpu6050"
#define MPU6050_USE_INT 0   /* 不使用中断  */
 
struct mpu6050_dev{  
	int major;     /*  主设备号 */  
	int minor;	   /* 次设备号 */  
	struct cdev cdev;      /* cdev */
	struct class *class;   /* 类 */
	struct device *device; /* 设备 */
	dev_t devid;   /* 设备号 */
    struct i2c_client *client;  
    void  *private_data;  /* 私有数据   */
    int16_t acceleration[3], gyro[3], temp;		/* mpu6050数据 acceleration:加速度数据  gyro：陀螺仪数据  temp:温度指数据   */
 
};
 
static struct mpu6050_dev mpu6050dev;
 
/*
 * @description	: 从mpu6050读取多个寄存器数据
 * [url=home.php?mod=space&uid=3142012]@param[/url] - dev:  mpu6050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
 * [url=home.php?mod=space&uid=1141835]@Return[/url] 		: 操作结果
 */
static int mpu6050_read_regs(struct mpu6050_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
	int ret;
	struct i2c_msg msg[2];
	struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
 
	/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
	msg[0].addr = client->addr;			/* mpu6050地址 */
	msg[0].flags = 0;					/* 标记为发送数据 */
	msg[0].buf = &reg;					/* 读取的首地址 */
	msg[0].len = 1;						/* reg长度*/
 
	/* msg[1]读取数据 */
	msg[1].addr = client->addr;			/* mpu6050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("i2c read failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);
		ret = -EREMOTEIO;
	}
	return ret;
}
 
/*
 * @description	: 向mpu6050多个寄存器写入数据
 * @param - dev:  mpu6050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
 */
static s32 mpu6050_write_regs(struct mpu6050_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
	u8 b[256];
	struct i2c_msg msg;
	struct i2c_client *client = (struct i2c_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;	/* mpu6050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 */
 
	return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
 
/*
 * @description	: 读取mpu6050指定寄存器值，读取一个寄存器
 * @param - dev:  mpu6050设备
 * @param - reg:  要读取的寄存器
 * @return 	  :   读取到的寄存器值
 */
static unsigned char mpu6050_read_reg(struct mpu6050_dev *dev, u8 reg)
{
	u8 data = 0;
 
	mpu6050_read_regs(dev, reg, &data, 1);
	return data;
}
 
/*
 * @description	: 向mpu6050指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
 * @param - dev:  mpu6050设备
 * @param - reg:  要写的寄存器
 * @param - data: 要写入的值
 * @return   :    无
 */
static void mpu6050_write_reg(struct mpu6050_dev *dev, u8 reg, u8 data)
{
	u8 buf = 0;
	buf = data;
	mpu6050_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
 
 
/*MPU6050 设备初始化 */
static void mpu6050_reset(void) {
	mpu6050_write_reg(&mpu6050dev,MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x00);	//解除休眠状态
	mpu6050_write_reg(&mpu6050dev,MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x07);
	mpu6050_write_reg(&mpu6050dev,MPU6050_CONFIG, 0x06);
	mpu6050_write_reg(&mpu6050dev,MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);
	mpu6050_write_reg(&mpu6050dev,MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x01);
}
/*
 * @description	: 读取mpu6050的数据，读取原始数据
 * @param - dev:  mpu6050设备
 * @return 		: 无。
 */
void mpu6050_readdata(struct mpu6050_dev *dev)
{
	unsigned char i =0;
    unsigned char buf[6];
	unsigned char val = 0x3B;
	/*
	从加速度寄存器(0x3B)开始读取6字节数据
	Start reading acceleration registers from register 0x3B for 6 bytes   
	*/
	mpu6050_read_regs(dev, val, buf, 6);
	for(i = 0; i < 3; i++)	
	{
		dev->acceleration[i] = (buf[i * 2] << 8 | buf[(i * 2) + 1]);
	}
	
	/*
	 从陀螺仪器数据寄存器（0x43）读取6字节数据
	 The register is auto incrementing on each read
	 Now gyro data from reg 0x43 for 6 bytes
     The register is auto incrementing on each read
	 */
	val = 0x43;
	mpu6050_read_regs(dev, val, buf, 6);
	for(i = 0; i < 3; i++)	
	{
		dev->gyro[i] = (buf[i * 2] << 8 | buf[(i * 2) + 1]);
	}
	/*
	从温度寄存器（0x41）读取2字节数据
	寄存器在每次读取时自动递增
	Now temperature from reg 0x41 for 2 bytes
    The register is auto incrementing on each read
	*/
	val = 0x41;
	mpu6050_read_regs(dev, val, buf, 2);
	for(i = 0; i < 3; i++)	
	{
		dev->temp = buf[0] << 8 | buf[1];
	}
}
 
 
/*
 * @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 mpu6050_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
 
	filp->private_data = &mpu6050dev;
	printk("mpu6050-Drive_open\r\n");
    return 0;
}
 
 
/*
 * @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
 */
static int mpu6050_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
 
	return 0;
}
 
/*
 * @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
 */
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int16_t MPU6050_data[7];
	long err = 0;
 
	struct mpu6050_dev *dev = (struct mpu6050_dev *)filp->private_data;
	
	mpu6050_readdata(dev);
 
	MPU6050_data[0] = dev->acceleration[0];
	MPU6050_data[1] = dev->acceleration[1];
	MPU6050_data[2] = dev->acceleration[2];
	MPU6050_data[3] = dev->gyro[0];
	MPU6050_data[4] = dev->gyro[1];
	MPU6050_data[5] = dev->gyro[2];
	MPU6050_data[6] = dev->temp;
	err = copy_to_user(buf, MPU6050_data, sizeof(MPU6050_data));
	return 0;
 
}
 
/*字符操作集*/
static const struct file_operations mpu6050_fops = {
	.open		=	mpu6050_open,
	.release	=	mpu6050_release,
	.read	    =	mpu6050_read,
	.owner		=	THIS_MODULE,
};
 
 
/*
 * @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
 */
static int mpu6050_remove(struct i2c_client *client)
{
    /* 卸载字符设备驱动 */
	cdev_del(&mpu6050dev.cdev);
	unregister_chrdev_region(mpu6050dev.devid,mpu6050dev_CNT);
	device_destroy(mpu6050dev.class, mpu6050dev.devid);
	class_destroy(mpu6050dev.class);
 
	printk("mpu6050-Drive_EXIT!\r\n");
	return 0;
}
 
/*当 I2C 设备和 I2C 驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行*/
 /*
  * @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
  */
static int mpu6050_probe(struct i2c_client *client,
							const struct i2c_device_id *id)
{
	printk("mpu6050_probe\r\n");
	/*搭建字符设备框架*/
	/* 1.注册字符设备驱动 */
	mpu6050dev.major = 0;
	if(mpu6050dev.major){
		mpu6050dev.devid = MKDEV(mpu6050dev.major,0);
		register_chrdev_region(mpu6050dev.devid,mpu6050dev_CNT,mpu6050dev_NAME);
	}else{   	
		alloc_chrdev_region(&mpu6050dev.devid,0,mpu6050dev_CNT,mpu6050dev_NAME);
		mpu6050dev.major = MAJOR(mpu6050dev.devid);
		mpu6050dev.minor = MINOR(mpu6050dev.devid);
	}
	/* 2.初始化cdev */
	mpu6050dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&mpu6050dev.cdev,&mpu6050_fops);
 
	/* 3.添加cdev */
	cdev_add(&mpu6050dev.cdev,mpu6050dev.devid,mpu6050dev_CNT);
 
	/* 4.创建类 */
	mpu6050dev.class = class_create(THIS_MODULE,mpu6050dev_NAME);
	if (IS_ERR(mpu6050dev.class)) {
		return PTR_ERR(mpu6050dev.class);
	}
	/* 5.创建设备 	*/
	mpu6050dev.device = device_create(mpu6050dev.class, NULL, mpu6050dev.devid, NULL,mpu6050dev_NAME);
	if (IS_ERR(mpu6050dev.device)) {
		return PTR_ERR(mpu6050dev.device);
	}
 
    mpu6050dev.private_data = client;
    mpu6050_reset();
	printk("mpu6050_reset\n");
 
	return 0;
}
/* 传统的匹配表     无设备树的时候匹配 ID 表 */
static struct i2c_device_id mpu6050_id[] = {
	{"invensense,mpu6050",0},
	{}
};
 
/*设备匹配表*/
static struct of_device_id mpu6050_of_match[] ={
	{ .compatible = "invensense,mpu6050" },
	{}
};
 
/*i2c_driver*/
static struct i2c_driver mpu6050_driver = {
	.driver = {
		.name = "mpu6050",
		.owner = THIS_MODULE,
		.of_match_table = of_match_ptr(mpu6050_of_match),
	},
	.probe		= mpu6050_probe,
	.remove		= mpu6050_remove,
	.id_table   = mpu6050_id,
};
 
static int __init mpu6050dev_init(void){
	int ret = 0;
	ret = i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
 
	return 0;
 
}
 
static void __exit mpu6050dev_exit(void){
 
	i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
}
 
module_init(mpu6050dev_init);
module_exit(mpu6050dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("XXXX");

五、编写makefile

SDK_DIR = /home/milkv/duo_buildroot_sdk/duo-buildroot-sdk
KERN_DIR = $(SDK_DIR)/linux_5.10/build/cv1800b_milkv_duo_sd

all:
	make -C $(KERN_DIR) M=$(PWD) modules
	$(CROSS_COMPILE)gcc mpu6050-app.c -o mpu6050-app -Wall -pthread -O2

clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=$(PWD) modules clean
	rm -rf modules.order
	rm -rf mpu6050-app

obj-m += mpu6050.o

六、编写测试文件

//https://blog.csdn.net/m0_58844968/article/details/124994041
#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 <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
 
 
/*
 * @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
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	char *filename;
	int16_t databuf[7];
	int16_t gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc;
	int16_t accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc;
	int16_t temp_adc;
 
	int ret = 0;
 
	filename = "/dev/mpu6050";
	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 */
			accel_x_adc = databuf[0];
			accel_y_adc = databuf[1];
			accel_z_adc = databuf[2];
			gyro_x_adc = databuf[3];
			gyro_y_adc = databuf[4];
			gyro_z_adc = databuf[5];
			temp_adc = databuf[6];
 
			printf("Acc. X = %d, Y = %d, Z = %d\n", accel_x_adc, accel_y_adc, accel_z_adc);
			printf("Gyro. X = %d, Y = %d, Z = %d\n", gyro_x_adc, gyro_y_adc, gyro_z_adc);
			// Temperature is simple so use the datasheet calculation to get deg C.
			// Note this is chip temperature.
			printf("Temp. = %f\n", (temp_adc / 340.0) + 36.53);
		}
		usleep(1000000); /*1000ms */
	}
	close(fd);	/* 关闭文件 */	
	return 0;
}

七、编译

make
file mpu6050-app
modinfo mpu6050.ko

image.png

八、安装ko

insmod mpu6050.ko
lsmod
dmesg | tail
ls /dev

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