“扩展板空气温湿度传感器驱动移植”的版本间的差异

2021年3月24日 (三) 08:57的最新版本

实验原理

打开扩展板原理图对照扩展板可以看到扩展板有1个温湿度传感器SI7006，如下图：

由上图可见可通过I2C总线与SI7006通信。

查看原理图可知数据线I2C1_SDA、I2C1_SCL和I2C_INT1管脚对应关系如下：

查看SI7006芯片手册确认设备七位从机地址为：0x40

实验平台

华清远见开发环境，FS-MP1A平台

实验步骤

1. 导入交叉编译工具链

linux@ubuntu:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

2. 内核配置

内核中没有SI7006的驱动，但是可以找到SI7020和SI7005的驱动，通过查阅资料及芯片手册对比，可以发现SI7020和SI7006兼容，所以使用SI7020的驱动即可。

drivers/iio/humidity/si7020.c

执行make menuconfig配置内核对应选项

linux@ubuntu:$ make menuconfig 
Device Drivers  --->
	<*> Industrial I/O support  --->
		Humidity sensors  --->
			<*> Si7013/20/21 Relative Humidity and Temperature Sensors

3. 修改设备树

参考linux内核文档：

Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-stm32.txt

修改设备树文件：

arch/arm/boot/dts/stm32mp157a-fsmp1a-extended.dts

由于i2c1在stm32mp151.dtsi中已完成定义，这里需要在原有基础添加与硬件对应的相关信息，在文件stm32mp157a-fsmp1a-extended.dts末尾集成并添加i2c1相关内容：

&i2c1 {
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	pinctrl-0 = <&i2c1_pins_b>;
	pinctrl-1 = <&i2c1_pins_sleep_b>;
	i2c-scl-rising-time-ns = <100>;
	i2c-scl-falling-time-ns = <7>;
	status = "okay";
	/delete-property/dmas;
	/delete-property/dma-names;

	si7020: si7020@40 {
		compatible = "silabs,si7020";
		reg = <0x40>;
	};
};

仿照设备树对于i2c管脚的配置添加i2c1管脚配置：

&pinctrl {
	i2c1_pins_b: i2c1-0 {
		pins {
			pinmux = <STM32_PINMUX('F', 14, AF5)>, /* I2C1_SCL */
					   <STM32_PINMUX('F', 15, AF5)>; /* I2C1_SDA */
			bias-disable;
			drive-open-drain;
			slew-rate = <0>;
		};
	};

	i2c1_pins_sleep_b: i2c1-1 {
		pins {
			pinmux = <STM32_PINMUX('F', 14, ANALOG)>, /* I2C1_SCL */
					   <STM32_PINMUX('F', 15, ANALOG)>; /* I2C1_SDA */
		};
	};
};

4. 重新编译内核和设备树文件

linux@ubuntu:$ make -j4 uImage dtbs LOADADDR=0xC2000040

5. 更新系统内核和设备树
6. 测试

系统启动后可以查看目录/sys/bus/iio/devices/

root@fsmp1a:~# ls /sys/bus/iio/devices/
iio:device0

如果系统中有多个iio设备，这里可能会有很多个iio目录，确定哪个目录是我们的设备对应目录，可以通过查看/sys/bus/iio/devices/iio\:device0/name信息确认：

root@fsmp1a:~# cat /sys/bus/iio/devices/iio\:device0/name 
0-0040

由显示信息每个驱动对应设备可能有所不同，当前显示内容为设备的物理地址，与设备树中地址一致，可以确认iio:device0是当前设备对应目录 查看当目录下内容：

root@fsmp1a:~# ls -l /sys/bus/iio/devices/iio\:device0/
total 0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 dev
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_humidityrelative_offset
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_humidityrelative_raw
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_humidityrelative_scale
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_temp_offset
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_temp_raw
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 in_temp_scale
-r--r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:51 name
drwxr-xr-x 2 root root    0 Feb  7 15:51 power
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Feb  7 15:50 subsystem -> ../../../../../../../bus/iio
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Feb  7 15:50 uevent

文件说明：
文件in_ temp_scale为温度标尺，计算公式如下，公式来自与驱动对应代码：


Scale_temp=(175.72×1000×4)/65535=10.725097656

in_ temp_offset为数据偏移，计算公式如下，公式来自于驱动对应代码：


offset_temp=(-46.85×65536)/(4×175.72)=-4368

in_ temp_raw为原始数据，计算公式如下，公式来自于驱动对应代码：


Raw_temp=Code_temp/4

阅读SI7006芯片手册可以看到温度的计算公式为：

Temperature(℃)=(175.72×Code_temp)/65535-46.85

上述公式与驱动返回值看不出直接对应关系，所以我们按照驱动提供的scale、offset及Raw的计算公式对公式进行处理，得到最终公式计算过程如下：




编写测试程序如下：

编写测试程序或参考：“光盘资料：华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\06-资源扩展板测试程序\03-si7006_test”

Si7006_test.c

#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int read_sysfs_float(const char *device, const char *filename, float *val)
{
    int ret = 0;
    FILE  *sysfsfp;
    char temp[128]; 

    memset(temp, '0', 128);

    ret = sprintf(temp, "/sys/bus/iio/devices/%s/%s", device, filename);
    if (ret < 0)
        goto error;

    sysfsfp = fopen(temp, "r");
    if (!sysfsfp) {
        ret = -errno;
        goto error;
    }

    errno = 0;
    if (fscanf(sysfsfp, "%f\n", val) != 1) {
        ret = errno ? -errno : -ENODATA;
        if (fclose(sysfsfp))
            perror("read_sysfs_float(): Failed to close dir");

        goto error;
    }

    if (fclose(sysfsfp))
        ret = -errno;

error:

    return ret;
}

int read_sysfs_int(const char *device, const char *filename, int *val)
{
    int ret = 0;
    FILE  *sysfsfp;
    char temp[128]; 

    memset(temp, '0', 128);

    ret = sprintf(temp, "/sys/bus/iio/devices/%s/%s", device, filename);
    if (ret < 0)
        goto error;

    sysfsfp = fopen(temp, "r");
    if (!sysfsfp) {
        ret = -errno;
        goto error;
    }

    errno = 0;
    if (fscanf(sysfsfp, "%d\n", val) != 1) {
        ret = errno ? -errno : -ENODATA;
        if (fclose(sysfsfp))
            perror("read_sysfs_float(): Failed to close dir");

        goto error;
    }

    if (fclose(sysfsfp))
        ret = -errno;

error:

    return ret;
}


int main(int argc, char *argv[])
{
    int temp_raw = 0;
    int temp_offset = 0;
    float temp_scale = 0;

    int hum_raw = 0;
    int hum_offset = 0;
    float hum_scale = 0;

    while(1) {
        /*read temp data*/
        read_sysfs_int(argv[1], "in_temp_raw", &temp_raw);
        read_sysfs_int(argv[1], "in_temp_offset", &temp_offset);
        read_sysfs_float(argv[1], "in_temp_scale", &temp_scale);

        printf("temperature = %.2f\n", (temp_raw + temp_offset) * temp_scale / 1000);

        read_sysfs_int(argv[1], "in_humidityrelative_raw", &hum_raw);
        read_sysfs_int(argv[1], "in_humidityrelative_offset", &hum_offset);
        read_sysfs_float(argv[1], "in_humidityrelative_scale", &hum_scale);

        printf("humidity = %.2f%%\n", (hum_raw + hum_offset) * hum_scale / 1000);
        
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

编译测试程序拷贝背到系统中并执行，效果如下：

root@fsmp1a:~# ./si7006_test iio:device0
temperature = 29.11
humidity = 32.54%
temperature = 29.13
humidity = 32.55%
temperature = 29.12
humidity = 32.58%
temperature = 29.11
humidity = 32.59%
temperature = 29.13
humidity = 32.59%