瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC,采用22nm制程工艺,搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码,支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU,可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统,主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。
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第192章 mcp2515驱动编写:完善write和read函数
在上个章节中对mcp2515的工作模式进行了修改,从配置模式修改为了环回模式,而在本章节将会继续对mcp2515的驱动程序进行完善,加入mcp2515的写函数和读函数,从而实现数据的发送和接收。
192.1 编写mcp2515写函数
MCP2515有三个发送缓冲器,每个发送缓冲器都具有14字节的内存空间,每个发送缓冲器的控制由TXBnCTRL寄存器管理,该寄存器决定了何时发送报文以及发送时的报文状态。该寄存器的具体内容如下所示:
需要通过该寄存器将缓冲器优先级设置为最高,缓冲器优先级由bit1-0两位所决定,当设置为11时,该发送缓冲器具有最高的发送优先级,可以通过以下代码进行设置:
#define TXB0CTRL 0x30 //发送缓冲器控制寄存器地址
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x03, 0x03); //只对该寄存器低两位进行修改,修改值为0x03
发送缓冲器控制寄存器TXBnCTRL为发送缓冲器的第一个字节,接下来的5个字节用来装载标准和扩展标识符以及其他报文仲裁信息。最后的8个字节用于装载等待发送报文的8个可能的数据字节,这13个字节数据由用户空间所传递,且地址是连续的,间隔为一个字节,所以可以通过以下代码进行设置:
char w_kbuf[13] = {0};
int ret;
// 从用户空间复制数据到内核缓冲区
ret = copy_from_user(w_kbuf, buf, size);
if (ret) {
printk("copy_from_user w_kbuf is error\n");
return -1;
}
// 将数据写入MCP2515寄存器
for (i = 0; i < sizeof(w_kbuf); i++) {
mcp2515_write_reg(0x31 + i, w_kbuf[i]);
}
数据设置完成之后,需要将TXBnCTRL寄存器的bit3设置为1,从而启动相应缓冲器的报文发送,TXBnCTRL寄存器就是上面修改发送缓冲器优先级的寄存器,具体设置代码如下所示:
#define TXB0CTRL 0x30 //发送缓冲器控制寄存器地址
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x08, 0x08); //只对该寄存器bit3进行修改,将bit3设置为1
在报文发送成功后,CANINTF.TXnIF寄存器将会被置1,该寄存器内容如下所示:
可以通过该寄存器来判断报文是否发送成功,由于使用的是缓冲器为0,所以这里要判断的位位bit2,判断完成之后,需要对该寄存器进行手动清零,具体判断代码如下所示:
#define CANINTF 0x2c
// 等待发送完成
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 2)));
// 清除发送完成标志
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x04, 0x00);
至此,关于mcp2515写函数的相关知识就总结完成了,可以将上面讲解的代码整理成一个完整的函数,具体内容如下所示:
#define TXB0CTRL 0x30 //发送缓冲器控制寄存器地址
#define CANINTF 0x2c
// 写设备操作函数
ssize_t mcp2515_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) {
char w_kbuf[13] = {0};
int ret;
int i;
// 设置TXB0CTRL寄存器的部分位
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x03, 0x03);
// 从用户空间复制数据到内核缓冲区
ret = copy_from_user(w_kbuf, buf, size);
if (ret) {
printk("copy_from_user w_kbuf is error\n");
return -1;
}
// 将数据写入MCP2515寄存器
for (i = 0; i < sizeof(w_kbuf); i++) {
mcp2515_write_reg(0x31 + i, w_kbuf[i]);
}
// 设置TXB0CTRL寄存器的部分位,启动发送
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x08, 0x08);
// 等待发送完成
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 2)));
// 清除发送完成标志
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x04, 0x00);
return size;
}
192.2编写mcp2515读函数
在上个小节中编写了mcp2515的写函数,在本小节将编写mcp2515的读函数。
MCP2515 具有两个全接收缓冲器,当数据报文传送至某一接收缓冲器时,与该接收缓冲器对应的CANINTF.RXnIF位将置1,可以通过CANINTF.RXnIF寄存器的值来判断是否接收完成,CANINTF寄存器内容在上一节已经列出,这里不再重复,具体判断代码如下所示:
#define CANINTF 0x2c
// 等待接收缓冲区满标志位被设置
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 0)));
然后编写读数据相关的代码,接收缓冲器与发送寄存器相匹配,前5个字节用来装载标准和扩展标识符以及其他报文仲裁信息,最后的8个字节用于装载等待发送报文的8个可能的数据字节,且地址是连续的,间隔为一个字节,接收缓冲器0的标准标识符高位寄存器地址为0x61,所以可以通过以下代码进行设置:
char r_kbuf[13] = {0}; // 内核缓冲区,用于存储从设备读取的数据
int i;
// 从接收缓冲区读取数据到内核缓冲区
for (i = 0; i < sizeof(r_kbuf); i++) {
r_kbuf[i] = mcp2515_read_reg(0x61 + i);
}
数据传送完成之后需要对CANINTF.RXnIF寄存器清零,并且使用copy_to_user传输到用户空间,具体代码如下所示:
// 清除接收缓冲区满标志位
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x01, 0x00);
// 将内核缓冲区的数据复制到用户缓冲区
ret = copy_to_user(buf, r_kbuf, size);
if (ret) {
printk("copy_to_user r_kbuf is error\n");
return -1; // 返回-1表示复制数据失败
}
至此,关于mcp2515读函数的相关知识就总结完成了,可以将上面讲解的代码整理成一个完整的函数,具体内容如下所示:
#define CANINTF 0x2c
// 读设备操作函数,从设备读取数据到用户缓冲区
ssize_t mcp2515_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) {
char r_kbuf[13] = {0}; // 内核缓冲区,用于存储从设备读取的数据
int i;
int ret;
// 等待接收缓冲区满标志位被设置
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 0)));
// 从接收缓冲区读取数据到内核缓冲区
for (i = 0; i < sizeof(r_kbuf); i++) {
r_kbuf[i] = mcp2515_read_reg(0x61 + i);
}
// 清除接收缓冲区满标志位
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x01, 0x00);
// 将内核缓冲区的数据复制到用户缓冲区
ret = copy_to_user(buf, r_kbuf, size);
if (ret) {
printk("copy_to_user r_kbuf is error\n");
return -1; // 返回-1表示复制数据失败
}
return 0; // 返回0表示成功读取数据
}
192.3 实验程序编写
192.3.1 编写驱动程序
本实验驱动对应的网盘路径为:iTOP-3568开发板\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动程序\118_mcp2515_06\。
本实验将以191章编写完成的驱动程序为基础,添加了本章节完善的mcp2515的读和写函数,编写完成的mcp2515.c代码如下所示:
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define CNF1 0x2a // 寄存器定义
#define CNF2 0x29
#define CNF3 0x28
#define RXB0CTRL 0x60
#define CANINTE 0x2b
#define CANCTRL 0xf // CAN控制寄存器
#define TXB0CTRL 0x30 //发送缓冲器控制寄存器地址
#define CANINTF 0x2c
dev_t dev_num; // 设备号
struct cdev mcp2515_cdev; // 字符设备结构体
struct class *mcp2515_class; // 设备类
struct device *mcp2515_device; // 设备
struct spi_device *spi_dev; // SPI设备指针
// MCP2515芯片复位函数
void mcp2515_reset(void){
int ret;
char write_buf[] = {0xc0}; // 复位指令0x11000000即0xc0
ret = spi_write(spi_dev, write_buf, sizeof(write_buf)); // 发送复位命令
if(ret < 0){
printk("spi_write is error\n"); // 打印错误信息
}
}
// MCP2515读寄存器函数
char mcp2515_read_reg(char reg) {
char write_buf[] = {0x03, reg}; // SPI写缓冲区写入SPI读指令0x03
char read_buf; // SPI读缓冲区
int ret;
ret = spi_write_then_read(spi_dev, write_buf, sizeof(write_buf), &read_buf, sizeof(read_buf)); // 调用SPI写读函数
if (ret < 0) {
printk("spi_write_then_read error\n");
return ret;
}
return read_buf;
}
// MCP2515写寄存器函数
void mcp2515_write_reg(char reg, char value) {
int ret;
char write_buf[] = {0x02, reg, value}; // SPI写缓冲区,用于发送写寄存器命令
ret = spi_write(spi_dev, write_buf, sizeof(write_buf)); // 发送SPI写命令
if (ret < 0) {
printk("mcp2515_write_reg error\n");
}
}
// MCP2515修改寄存器位函数
void mcp2515_change_regbit(char reg, char mask, char value) {
int ret;
char write_buf[] = { 0x05, reg, mask, value }; // SPI写缓冲区,用于发送修改寄存器位命令
ret = spi_write(spi_dev, write_buf, sizeof(write_buf)); // 发送SPI写命令
if (ret < 0) {
printk("mcp2515_change_regbit error\n");
}
}
// 打开设备文件的回调函数
int mcp2515_open(struct inode *inode, struct file *file) {
return 0; // 返回成功
}
// 读设备操作函数,从设备读取数据到用户缓冲区
ssize_t mcp2515_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) {
char r_kbuf[13] = {0}; // 内核缓冲区,用于存储从设备读取的数据
int i;
int ret;
// 等待接收缓冲区满标志位被设置
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 0)));
// 从接收缓冲区读取数据到内核缓冲区
for (i = 0; i < sizeof(r_kbuf); i++) {
r_kbuf[i] = mcp2515_read_reg(0x61 + i);
}
// 清除接收缓冲区满标志位
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x01, 0x00);
// 将内核缓冲区的数据复制到用户缓冲区
ret = copy_to_user(buf, r_kbuf, size);
if (ret) {
printk("copy_to_user r_kbuf is error\n");
return -1; // 返回-1表示复制数据失败
}
return 0; // 返回0表示成功读取数据
}
// 写设备操作函数
ssize_t mcp2515_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) {
char w_kbuf[13] = {0};
int ret;
int i;
// 设置TXB0CTRL寄存器的部分位
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x03, 0x03);
// 从用户空间复制数据到内核缓冲区
ret = copy_from_user(w_kbuf, buf, size);
if (ret) {
printk("copy_from_user w_kbuf is error\n");
return -1;
}
// 将数据写入MCP2515寄存器
for (i = 0; i < sizeof(w_kbuf); i++) {
mcp2515_write_reg(0x31 + i, w_kbuf[i]);
}
// 设置TXB0CTRL寄存器的部分位,启动发送
mcp2515_change_regbit(TXB0CTRL, 0x08, 0x08);
// 等待发送完成
while (!(mcp2515_read_reg(CANINTF) & (1 << 2)));
// 清除发送完成标志
mcp2515_change_regbit(CANINTF, 0x04, 0x00);
return size;
}
// 关闭设备文件的回调函数
int mcp2515_release(struct inode *inode, struct file *file) {
return 0; // 返回成功
}
// 设备文件操作集合
struct file_operations mcp2515_fops = {
.open = mcp2515_open,
.read = mcp2515_read,
.write = mcp2515_write,
.release = mcp2515_release,
};
// MCP2515设备初始化函数
int mcp2515_probe(struct spi_device *spi) {
int ret, value;
printk("This is mcp2515_probe\n");
spi_dev = spi; // 保存SPI设备指针
// 分配字符设备号
ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "mcp2515");
if (ret < 0) {
printk("alloc_chrdev_region error\n");
}
// 初始化字符设备
cdev_init(&mcp2515_cdev, &mcp2515_fops);
mcp2515_cdev.owner = THIS_MODULE;
// 添加字符设备
ret = cdev_add(&mcp2515_cdev, dev_num, 1);
if (ret < 0) {
printk("cdev_add error\n");
return -1;
}
// 创建设备类
mcp2515_class = class_create(THIS_MODULE, "spi_to_can");
if (IS_ERR(mcp2515_class)) {
printk("mcp2515_class error\n");
return PTR_ERR(mcp2515_class);
}
// 创建设备
mcp2515_device = device_create(mcp2515_class, NULL, dev_num, NULL, "mcp2515");
if (IS_ERR(mcp2515_device)) {
printk("mcp2515_device error\n");
return PTR_ERR(mcp2515_device);
}
mcp2515_reset(); // 复位MCP2515设备
value = mcp2515_read_reg(0x0e); // 读取寄存器值
printk("value is %x\n", value); // 打印读取的值
mcp2515_write_reg(CNF1, 0x01); // 写入寄存器配置值
mcp2515_write_reg(CNF2, 0xb1);
mcp2515_write_reg(CNF3, 0x05);
mcp2515_write_reg(RXB0CTRL, 0x60);
mcp2515_write_reg(CANINTE, 0x05);
mcp2515_change_regbit(CANCTRL, 0xe0, 0x40);
value = mcp2515_read_reg(0x0e); // 读取寄存器值
printk("value is %x\n", value); // 打印读取的值
return 0; // 返回成功
}
// MCP2515 SPI设备的移除函数
static int mcp2515_remove(struct spi_device *spi) {
device_destroy(mcp2515_class, dev_num);
class_destroy(mcp2515_class);
cdev_del(&mcp2515_cdev);
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
return 0;
}
// MCP2515设备匹配表,用于设备树匹配
static const struct of_device_id mcp2515_of_match_table[] = {
{ .compatible = "my-mcp2515" },
{}
};
// MCP2515设备ID匹配表,用于总线匹配
static const struct spi_device_id mcp2515_id_table[] = {
{ "mcp2515", 0 },
{}
};
// MCP2515 SPI驱动结构体
static struct spi_driver spi_mcp2515 = {
.probe = mcp2515_probe, // 探测函数
.remove = mcp2515_remove, // 移除函数
.driver = {
.name = "mcp2515", // 驱动名称
.owner = THIS_MODULE, // 所属模块
.of_match_table = mcp2515_of_match_table, // 设备树匹配表
},
.id_table = mcp2515_id_table, // 设备ID匹配表
};
// 驱动初始化函数
static int __init mcp2515_init(void)
{
int ret;
// 注册SPI驱动
ret = spi_register_driver(&spi_mcp2515);
if (ret < 0) {
// 注册失败,打印错误信息
printk("spi_register_driver error\n");
return ret;
}
return ret;
}
// 驱动退出函数
static void __exit mcp2515_exit(void)
{
// 注销SPI驱动
spi_unregister_driver(&spi_mcp2515);
}
module_init(mcp2515_init);
module_exit(mcp2515_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
192.3.2 编写测试APP
本实验测试APP对应的网盘路径为:iTOP-3568开发板\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动程序\118_mcp2515_06\。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
// 主函数,程序入口点
int main(int argc, char *argv[]){
int fd; // 文件描述符
int i; // 循环变量
// 写缓冲区,包含13个字节的数据,将发送到MCP2515
char w_buf[13]= {0x66,0x08,0x22,0x33,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};
// 读缓冲区,用于接收从MCP2515读取的数据
char r_buf[13] = {0};
// 打开MCP2515设备文件,获取文件描述符
fd = open("/dev/mcp2515", O_RDWR);
if(fd < 0){
// 打开设备文件失败,打印错误信息并返回
printf("open /dev/mcp2515 error \n");
return -1;
}
// 将写缓冲区的数据写入设备
write(fd, w_buf, sizeof(w_buf));
// 从设备读取数据到读缓冲区
read(fd, r_buf, sizeof(r_buf));
// 打印读缓冲区的数据
for(i = 0; i < 13; i++){
printf("r_buf[%d] is %d\n", i, r_buf[i]);
}
// 关闭设备文件
close(fd);
return 0; // 返回0表示程序正常结束
}
上述测试app代码中第13行表示要发送给mcp2515的13个字节的数据,其中前5个字节用来装载标准和扩展标识符以及其他报文仲裁信息,最后的8个字节用于装载等待发送报文的8个可能的数据字节,第一个字节发送缓冲器标准标识符高位、第三个字节发送缓冲器扩展标识符高位、第四个字节发送缓冲器扩展标识符低位可以随意设置,这里设置的是0x66、0x22、0x33。
第二个字节为发送缓冲器标准标识符低位,该寄存器的具体内容如下所示:
其中bit3代表扩展标识符的使能位,这里需要设置为1进行使能,换算成16进制为0x08。
第5个字节为发送缓冲器数据长度码,该寄存器内容如下所示:
其中bit6需要设置为0,表示发送的报文为数据帧。而要发送的数据为8个字节,所以bit3-bit0需要设置为8,换算成16进制为0x08。
至此,关于前5个字节内容的设置就讲解完成了,而后8个字节为要发送的数据,这里随意取值即可。
192.4 运行测试
192.4.1 编译驱动程序
在上一小节中的mcp2515.c代码同一目录下创建 Makefile 文件,Makefile 文件内容如下所示:
export ARCH=arm64#设置平台架构
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#交叉编译器前缀
obj-m += mcp2505.o #此处要和你的驱动源文件同名
KDIR :=/home/topeet/Linux/linux_sdk/kernel #这里是你的内核目录
PWD ?= $(shell pwd)
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules #make操作
clean:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean #make clean操作
对于Makefile的内容注释已在上图添加,保存退出之后,来到存放mcp2515.c和Makefile文件目录下,如下图所示:
然后使用命令“make”进行驱动的编译,编译完成如下图所示:
编译完生成ft5x06_driver.ko目标文件,如下图所示:
至此驱动模块就编译成功了。
192.4.2 编译应用程序
首先进行应用程序的编译,因为测试APP是要在开发板上运行的,所以需要aarch64-linux-gnu-gcc来编译,输入以下命令,编译完成以后会生成一个app的可执行程序,如下图所示:
aarch64-linux-gnu-gcc app.c -o app
然后将编译完成的可执行程序拷贝到开发板上.
192.4.2 运行测试
在进行实验之前,首先要确保开发板烧写的是我们在186.1小节中编译出来的boot.img。开发板启动之后,然后使用以下命令进行驱动模块的加载,如下图所示:
insmod mcp2515.ko
然后使用“./app”运行上一小节中编译的可执行程序,运行结果如下所示:
可以看到可执行程序运行之后会将传输的13位数据依次打印出来,这里打印的是10进制,换算成16进制之后与0x66,0x08,0x22,0x33,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08相匹配,证明编写的mcp2515读函数和写函数可以正常工作。
最后使用以下命令进行驱动模块的卸载,如下图所示:
rmmod mcp2515.ko
由于没有在remove卸载函数中添加打印相关内容,所以使用rmmod命令卸载驱动之后,没有任何打印。
至此,MCP2515读函数和写函数测试实验就完成了。