野火imx6ull开发板硬件接口

• DS18B20是一款单总线的温度传感器。
• 每个总线上可以挂载多个DS18B20,每个DS18B20具备唯一的ID，所以可以根据ID选择访问的DS18B20
• 若只有一个DS18B20，则不需要选择ID

---

DS18B20的驱动流程

总流程：

• 启动温度转换
• 读取温度

启动温度转换流程：

• 发出Start信号
• 得到回应
• 发出8位的数据，用于选择某个DS18B20
• 发出温度转换命令
• 等待温度转换完毕

如何读取温度：

• 发出Start信号
• 得到回应
• 发出8位的数据，用于选择某个DS18B20
• 发出读暂存器的命令
• 读温度低8位
• 读温度高8位

DS18B20硬件时序信号

复位初始化时序

• 必须要拉低至少480us，这是复位信号；
• 然后拉高释放总线，等待15~60us之后，
• 若存在DS18B20,其会拉低总线60~240us表示DS18B20初始化复位成功。

写一个bit时序

• 写0，拉低至少60us，写周期为60-120us
• 写1，拉低1us，写周期至少60us

• 整个读周期需要在15us内完成
• 主机拉低总线至少1us，接着读取总线电平，为0表示读到的bit数据为0，若为1则表示读到数据是1

---

DS18B20驱动实现

设备树编写

根节点下添加节点：

    ds18b20 {        compatible = "xgj,ds18b20";        pinctrl-names = "default";        pinctrl-0 = <&pinctrl_ds18b20>;        ds18b20-gpios = <&gpio1 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;         status = "okay";     };

在iomuxc节点添加DS18B20相关的pinctrl节点

/*ds18b20*/    pinctrl_ds18b20: ds18b20grp {        fsl,pins = <            MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02    0x10b0        >;    }; 

• pinctrl节点可以不设置，因为imx6ull的引脚默认状态下一般都是GPIO功能。

设备树编译：

ares@ubuntu:~/work/ebf_linux_kernel-ebf_4.19.35_imx6ul$ cat make_dtb.sh#!/bin/shmake ARCH=arm -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs

将设备树拷贝系统目录：

debian@npi:~/nfs_root/driver$ cat cp_dtb_to_linux.sh#!/bin/shsudo cp imx6ull-mmc-npi.dtb /usr/lib/linux-image-4.19.35-carp-imx6/

• /usr/lib/linux-image-4.19.35-carp-imx6/  ，系统存放设备树的目录

重启系统设备树生效：

sudo reboot

---

驱动编写

DS18B20的驱动：

#define CMD_CONVERT_TEMP         0x44#define CMD_READ_DATA            0xBE#define CMD_SKIP_ROM_ID          0xCC#define CMD_MATCH_ROM_ID         0x55#define CMD_READ_ROM_ID          0x33#define CMD_SEARCH_ROM_ID        0xF0#define DS18B20_IO_OUT()    gpio_direction_output(ds18b20_dev.gpio, 1)#define DS18B20_IO_IN()     gpio_direction_input(ds18b20_dev.gpio)#define DS18B20_WRITE(bit)  gpio_set_value(ds18b20_dev.gpio, bit)#define DS18B20_READ()      gpio_get_value(ds18b20_dev.gpio)staticstructds18b20ds18b20_dev;/* ds18b20复位，既检测ds18b20是否存在 0 - ds18b20存在， 1 - ds18b20不存在 */staticintds18b20_reset(void){int ret = 1;unsignedlong flags;    spin_lock_irqsave(&ds18b20_dev.lock, flags);    DS18B20_IO_OUT();     /* 设置为输出 */    DS18B20_WRITE(0);    udelay(480);                                         /* udelay 延时可能不准 */    DS18B20_WRITE(1);    udelay(75);    DS18B20_IO_IN();    /* 设置为输入 */    ret = DS18B20_READ();    udelay(10);    DS18B20_IO_OUT();    DS18B20_WRITE(1);       /* 释放总线 */    spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_dev.lock, flags);return ret;}staticvoid _ds18b20_write_bit(uint8_t bit)   {    DS18B20_IO_OUT();     /* 设置为输出 */    bit = bit > 1 ? 1 : bit;    DS18B20_WRITE(0);    udelay(1);      DS18B20_WRITE(bit);    udelay(60);           /* 65 us */    DS18B20_WRITE(1);   /* 释放总线 */    udelay(16);}/* 整个读周期最少需要60us，启动读开始信号后必须15us内读取IO电平，否则就会被上拉拉高 */staticuint8_t _ds18b20_read_bit(void){uint8_t bit;    DS18B20_IO_OUT();     /* 设置为输出 */    DS18B20_WRITE(0);    udelay(1);     DS18B20_IO_IN();    /* 设置为输入 */    udelay(5);    bit = DS18B20_READ();    /* 读取结果 */    udelay(55);return bit;}staticvoidds18b20_wrte_byte(uint8_t byte){int i;unsignedlong flags;    spin_lock_irqsave(&ds18b20_dev.lock, flags);for (i = 0; i < 8; i++)     {// _ds18b20_write_bit(byte & 0x01);  //(byte >> i) & 0x01// byte = byte >> 1;          _ds18b20_write_bit((byte >> i) & 0x01);      }    spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_dev.lock, flags);}staticuint8_tds18b20_read_byte(void){int i;uint8_t bit;uint8_t byte = 0;unsignedlong flags;    spin_lock_irqsave(&ds18b20_dev.lock, flags);for (i = 0; i < 8; i++)    {        bit = _ds18b20_read_bit();if (bit) byte |= (0x01 << i);    }    spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_dev.lock, flags);return byte;}   

• 这部分代码和Linux驱动框架完全没关系，跟单片机下的驱动DS18B20的代码没什么区别。

DS18B20的Linux驱动框架实现：

#include<linux/init.h>#include<linux/module.h>#include<linux/fs.h>#include<linux/cdev.h>#include<linux/uaccess.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/timer.h>// #include #include<linux/jiffies.h>#include<linux/platform_device.h>#include<linux/of_irq.h>#include<linux/wait.h>#include<linux/sched/signal.h>#include<linux/poll.h>#include<linux/atomic.h>#define DEV_DTS_NODE_PATH    "/ds18b20"/* 设备树节点的路径，在根节点下 */#define DEV_PIN_DTS_NAME     "ds18b20-gpios"/* GPIO引脚的属性名 */#define DEV_NAME             "ds18b20"/* 设备名  /dev/ds18b20 */#define DEV_DTS_COMPATIBLE   "xgj,ds18b20"/* 设备匹配属性 compatible */#define USE_GPIO_LIB        0structds18b20 {int gpio;                       /* gpio */dev_t dev_no;                   /* 设备号 */structcdevchrdev;structclass *class;spinlock_t lock;};staticstructds18b20ds18b20_dev;/* 使设备只能被一个进程打开 */staticint _drv_open (struct inode *node, struct file *file){    printk("ds18b20 open\n");return0;}staticssize_t _drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){int ret;uint8_t temp_L = 0, temp_H = 0;short temp = 0;if (ds18b20_reset() != 0)    {        printk("%d ds18b20 reset failed", __LINE__);return -EFAULT;    }    ds18b20_wrte_byte(CMD_SKIP_ROM_ID);    ds18b20_wrte_byte(CMD_CONVERT_TEMP);    msleep(750);            /* 等待一段时间，让DS18B20进行温度转换 */if (ds18b20_reset() != 0)    {        printk("%d ds18b20 reset failed", __LINE__);return -EFAULT;    }    ds18b20_wrte_byte(CMD_SKIP_ROM_ID);       ds18b20_wrte_byte(CMD_READ_DATA);      /* 发送读数据命令 */    temp_L =  ds18b20_read_byte();    temp_H =  ds18b20_read_byte(); /* 组合温度数据 */    temp = temp_H << 8;    temp += temp_L;if (temp < 0)    /* 负温度 */    {        temp = ~temp + 1;       /* 转换得到负数源码的绝对值 */    }if (copy_to_user(buf, &temp, sizeof(temp)))     {        ret = -EFAULT;    } else    {        ret = sizeof(temp);    }return ret;}/* 使驱动支持多路复用IO */static__poll_t _drv_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait){__poll_t mask = 0;// // wait_event_interruptible// mutex_lock(&sr04.m_lock);// poll_wait(filp, &sr04.wq, wait); // if (sr04_val)// {//     mask |= POLLIN | POLLRDNORM;// }// mutex_unlock(&sr501.m_lock);return mask;}staticint _drv_release(struct inode *node, struct file *file){    printk("ds18b20 release\n");return0;}staticstructfile_operationsdrv_file_ops = {     .owner    = THIS_MODULE,    .open   = _drv_open,    .read   = _drv_read,    .poll   = _drv_poll,    .release = _drv_release,};/* 设备树的匹配列表 */staticstructof_device_iddts_match_table[] = {    {.compatible = DEV_DTS_COMPATIBLE, },                     /* 通过设备树来匹配 */};staticint _driver_probe(struct platform_device *pdev){ int err;structdevice *ds_dev;structdevice_node *dev_node;structdevice_node *node = pdev->dev.of_node;if (!node) {                  printk("hc-sr501 dts node can not found!\r\n");    return -EINVAL;     }// count = of_gpio_count(node);  // printk("gpio count %d\r\n", count);  #if USE_GPIO_LIB    sr04.trig_gpio = gpiod_get(&pdev->dev, "trig", GPIOD_OUT_LOW);if (IS_ERR(sr04.trig_gpio)) {                      dev_err(&pdev->dev, "Failed to get trig-gpio for hc-sr04\n");             return PTR_ERR(sr04.trig_gpio);          }// gpiod_direction_output(sr04.trig_gpio, 0);// gpiod_direction_input(sr04.echo_gpio);// sr04.irq = gpiod_to_irq(sr04.echo_gpio);#else    dev_node = of_find_node_by_path(DEV_DTS_NODE_PATH);       /* 找到ds18b20的设备树节点  */if (IS_ERR(dev_node)) {                  printk("hc-sr04 DTS Node not found!\r\n"); return PTR_ERR(dev_node);     }    ds18b20_dev.gpio = of_get_named_gpio(dev_node, DEV_PIN_DTS_NAME, 0);   /* 获取ds18b20 的gpio编号 */if ( ds18b20_dev.gpio < 0) {        printk("trig-gpio not found!\r\n"); return -EINVAL;    }    err = gpio_request(ds18b20_dev.gpio, DEV_PIN_DTS_NAME);  if(err)     {        printk("gpio_request gpio is failed!\n");return -EINVAL;    }    printk("ds18b20 gpio %d\n", ds18b20_dev.gpio);#endif/* 内核自动分配设备号 */    err = alloc_chrdev_region(&ds18b20_dev.dev_no, 0, 1, DEV_NAME);        if (err < 0) {        pr_err("Error: failed to register mbochs_dev, err: %d\n", err);return err;    }    cdev_init(&ds18b20_dev.chrdev, &drv_file_ops);    cdev_add(&ds18b20_dev.chrdev, ds18b20_dev.dev_no, 1);    ds18b20_dev.class = class_create(THIS_MODULE, DEV_NAME);if (IS_ERR(ds18b20_dev.class)) {           err = PTR_ERR(ds18b20_dev.class);goto failed1;    }/* 创建设备节点 */    ds_dev = device_create(ds18b20_dev.class , NULL, ds18b20_dev.dev_no, NULL, DEV_NAME); if (IS_ERR(ds_dev)) {       /* 判断指针是否合法 */        err = PTR_ERR(ds_dev);goto failed2;    }    spin_lock_init(&ds18b20_dev.lock);   /* 初始化自旋锁 */    printk("ds18b20 probe success\r\n");return0;failed2:    device_destroy(ds18b20_dev.class, ds18b20_dev.dev_no);    class_destroy(ds18b20_dev.class);failed1:    unregister_chrdev_region(ds18b20_dev.dev_no, 1);    cdev_del(&ds18b20_dev.chrdev);    gpio_free(ds18b20_dev.gpio);return err;}staticint _driver_remove(struct platform_device *pdev){    device_destroy(ds18b20_dev.class, ds18b20_dev.dev_no);    class_destroy(ds18b20_dev.class);    unregister_chrdev_region(ds18b20_dev.dev_no, 1);    cdev_del(&ds18b20_dev.chrdev);    gpio_free(ds18b20_dev.gpio);    printk(KERN_INFO"ds18b20 remove success\n");return0;}staticstructplatform_driver _platform_driver = {      .probe = _driver_probe,      .remove = _driver_remove,      .driver = {        .name = DEV_DTS_COMPATIBLE,        .owner = THIS_MODULE,        .of_match_table = dts_match_table,         /* 通过设备树匹配 */      },};/* 入口函数 */staticint __init _driver_init(void){int ret;    printk("ds18b20 %s\n", __FUNCTION__);    ret = platform_driver_register(&_platform_driver);   //注册platform驱动return ret;}/*  出口函数 */staticvoid __exit _driver_exit(void){    printk("ds18b20  %s\n", __FUNCTION__);    platform_driver_unregister(&_platform_driver);}module_init(_driver_init);module_exit(_driver_exit);MODULE_AUTHOR("Ares");MODULE_LICENSE("GPL");

驱动编译makefile

KERNEL_DIR = /home/ares/work/ebf_linux_kernel-ebf_4.19.35_imx6ulobj-m := ds18b20_drv.oall:    $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) modules.PHONY:cleanclean:    $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) clean

• 执行命令make编译

测试程序编写

#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<sys/ioctl.h>#include<poll.h>#define DEV_NAME   "/dev/ds18b20"voidsleep_ms(unsignedint ms){structtimevaldelay;    delay.tv_sec = 0;    delay.tv_usec = ms * 1000;     select(0, NULL, NULL, NULL, &delay);}intmain(int argc, char **argv){int fd;int ret;structpollfdfds[1];/* 2. 打开文件 */    fd = open(DEV_NAME, O_RDWR);   // | O_NONBLOCKif (fd < 0)    {printf("can not open file %s, %d\n", DEV_NAME, fd);return-1;    }short temp;while (1)    {if ((ret = read(fd, &temp, sizeof(temp))) == sizeof(temp))        {float temperature = temp * 0.0625;printf("temp %f\r\n", temperature);        }else        {printf("not get temp, err %d\r\n", ret);        }        sleep_ms(10);    }}

• float temperature = temp * 0.0625，根据DS18B20相关手册可知，获取到DS18B20寄存器中的数据还不是真正的温度，还需要乘以0.0625

安装执行：

sudo insmod ds18b20_drv.kosudo ./ds18b20_test