8.WaRP7开发板上传感器模块FXOS8700CQ和MPL3115A2简单使用。

  FXOS8700CQ模块是一款体积小，功耗低的6轴加速度和重力传感器。有i2c和spi接口，14位加速度数据输出，16位重力数据输出。   我总结对类似I2c接口的传感器可以从以下几个方面入手研究：
   1.明确传感器在SOC上的接线情况，确认接到i2c1上还是i2c2上，我们这里接到i2c3上，但是我没有找到接线原理图，只是从参考代码确定；
   2.从dts文件冲判断模块的一些参数设置，   

1. &i2c4 {
   
2.         clock-frequency = <100000>;
   
3.         pinctrl-names = "default";
   
4.         pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c4>;
   
5.         status = "okay";
   
6. 
   
7.         fxas2100x@20 {
   
8.                 compatible = "fsl,fxas2100x";
   
9.                 reg = <0x20>;
   
10.         };
    
11. 
    
12.         fxos8700@1e {
    
13.                 compatible = "fsl,fxos8700";
    
14.                 reg = <0x1e>;
    
15.         };
    
16. 
    
17.         mpl3115@60 {
    
18.                 compatible = "fsl,mpl3115";
    
19.                 reg = <0x60>;
    
20.         };
    
21. 
    
22.         codec: sgtl5000@0a {
    
23.                 #sound-dai-cells = <0>;
    
24.                 reg = <0x0a>;
    
25.                 compatible = "fsl,sgtl5000";
    
26.                 clocks = <&clks IMX7D_AUDIO_MCLK_ROOT_CLK>;
    
27.                 VDDA-supply = <&vgen4_reg>;
    
28.                 VDDIO-supply = <&vgen4_reg>;
    
29.         };
    
30. };

复制代码

   3.找到相应的驱动程序（也许没有驱动程序）
   将近1000行的代码，这里就不在贴出，有兴趣去看看源代码，这里只列出关键点：
   3.1驱动入口函数：

1. static const struct i2c_device_id fxos8700_id[] = {
   
2.         {"fxos8700", 0},
   
3.         { /* sentinel */ }
   
4. };
   
5. MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, fxos8700_id);
   
6. 
   
7. static SIMPLE_DEV_PM_OPS(fxos8700_pm_ops, fxos8700_suspend, fxos8700_resume);
   
8. static struct i2c_driver fxos8700_driver = {
   
9.         .driver = {
   
10.                    .name = FXOS8700_DRIVER,
    
11.                    .owner = THIS_MODULE,
    
12.                    .pm = &fxos8700_pm_ops,
    
13.                    },
    
14.         .probe = fxos8700_probe,
    
15.         .remove = fxos8700_remove,
    
16.         .id_table = fxos8700_id,
    
17. };
    
18. 
    
19. module_i2c_driver(fxos8700_driver);

复制代码

  3.2驱动探针函数中注册两个misc类似的字符杂项设备。

1. result = misc_register(&fxos8700_acc_device);
   
2.         if (result ！= 0) {
   
3.                 printk(KERN_ERR "register acc miscdevice error");
   
4.                 goto err_regsiter_acc_misc;
   
5.         }
   
6.         pdata->acc_miscdev = &fxos8700_acc_device;
   
7. 
   
8.         result = misc_register(&fxos8700_mag_device);
   
9.         if (result ！= 0) {
   
10.                 printk(KERN_ERR "register acc miscdevice error");
    
11.                 goto err_regsiter_mag_misc;
    
12.         }

复制代码

3.3加速度ioctl函数读取x，y，z的数值，详细实现必须结合传感器datasheet的内容0x1，0x2,0x3，如下图内容。

1. case SENSOR_GET_RAW_DATA:
   
2.                 position = atomic_read(&pdata->position);
   
3.                 ret = fxos8700_read_data(pdata->client, &data, FXOS8700_TYPE_ACC);
   
4.                 if (！ret) {
   
5.                         fxos8700_data_convert(&data, position);
   
6.                         sdata[0] = data.x;
   
7.                         sdata[1] = data.y;
   
8.                         sdata[2] = data.z;
   
9.                         if (copy_to_user(argp, sdata, sizeof(sdata))) {
   
10.                                 printk(KERN_ERR "SENSOR_GET_RAW_DATA copy_to_user failed.");
    
11.                                 ret = -EFAULT;
    
12.                         }
    
13.                 }
    
14.                 break;

复制代码

   3.4重力实现与加速度实现类似，只是传感器寄存器不同0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38，见下图：

   4.应用程序获取传感器输出结果
    4.1应用程序源代码如下：

1. /* *************************************************************
   
2. * File name:  
   
3. * Function:   
   
4. * Description:
   
5. *
   
6. * *************************************************************/
   
7. #include "i2c_io.h"
   
8. 
   
9. static int fd;
   
10. char I2C_DevName_String[] = "/dev/i2c-3";
    
11. char *I2C_DevName = I2C_DevName_String;
    
12. unsigned int I2C_SLAVE_Address = 0x1E;
    
13. 
    
14. #define        SENSOR_IOCTL_BASE                'S'
    
15. #define        SENSOR_GET_MODEL_NAME                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 0, char *)
    
16. #define        SENSOR_GET_POWER_STATUS                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 2, int)
    
17. #define        SENSOR_SET_POWER_STATUS                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 3, int)
    
18. #define        SENSOR_GET_DELAY_TIME                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 4, int)
    
19. #define        SENSOR_SET_DELAY_TIME                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 5, int)
    
20. #define        SENSOR_GET_RAW_DATA                _IOR(SENSOR_IOCTL_BASE, 6, short[3])
    
21. 
    
22. #define FXOS8700CQ_SLAVE_ADRESS   0xC7
    
23. 
    
24. #define FXOS8700CQ_OUT_X_MSB   0x1
    
25. #define FXOS8700CQ_OUT_X_LSB   0x2
    
26. #define FXOS8700CQ_OUT_Y_MSB   0x3
    
27. #define FXOS8700CQ_OUT_Y_LSB   0x4
    
28. #define FXOS8700CQ_OUT_Z_MSB   0x5
    
29. #define FXOS8700CQ_OUT_Z_LSB   0x6
    
30. #define FXOS8700CQ_WHO_AM_I    0x0D
    
31. typedef struct _SRAWDATA {
    
32.         int16_t x;
    
33.         int16_t y;
    
34.         int16_t z;
    
35. } SRAWDATA;
    
36. /*********************************************
    
37. *fxos8700cq chip id
    
38. *fxos8700cq_chipid
    
39. *      
    
40. *      
    
41. * erro -> -1    sucess -> 0
    
42. **********************************************/
    
43. int fxos8700cq_read_chip_id(int fd,int* fxos8700cq_chipid)
    
44. {
    
45.         char buf;       
    
46.         int ret;
    
47.        
    
48.         ret= iic_read(fd,&buf,FXOS8700CQ_WHO_AM_I,1);
    
49.         if(ret < 0){
    
50.                 printf(" <erro> fxos8700cq_chip_id failed \n");
    
51.                 return ret;
    
52.         }
    
53.        
    
54.         if(buf ！= FXOS8700CQ_SLAVE_ADRESS){
    
55.                 *fxos8700cq_chipid = 0;
    
56.                 return -1;
    
57.         }       
    
58.        
    
59.         //return fxos8700cq_chipid value   
    
60.         *fxos8700cq_chipid = buf;       
    
61.         printf(" fxos8700cq_chip_id:0x%x\n", *fxos8700cq_chipid);
    
62.         return 0;
    
63. }
    
64. static int read_register(int file, unsigned char address, unsigned char reg, unsigned char *data)
    
65. {
    
66.         unsigned char input_buffer, output_buffer;
    
67.         struct i2c_rdwr_ioctl_data packets;
    
68.         struct i2c_msg messages[2];
    
69. 
    
70.         output_buffer = reg;
    
71.         messages[0].addr= address;
    
72.         messages[0].flags = 0;
    
73.         messages[0].len = sizeof(output_buffer);
    
74.         messages[0].buf = &output_buffer;
    
75. 
    
76.         messages[1].addr= address;
    
77.         messages[1].flags = I2C_M_RD;
    
78.         messages[1].len = sizeof(input_buffer);
    
79.         messages[1].buf = &input_buffer;
    
80. 
    
81.         packets.msgs= messages;
    
82.         packets.nmsgs = 2;
    
83.         if(ioctl(file, I2C_RDWR, &packets) < 0) {
    
84.                 perror("Error sending data");
    
85.                 return 1;
    
86.         }
    
87.         *data = input_buffer;
    
88.        
    
89.         return 0;
    
90. }
    
91. int main(int argc, char* argv[])
    
92. {
    
93.         int i = 0;
    
94.         int ret = 0;
    
95.         int fd = 0;
    
96.         int fd_mag = 0;
    
97.         int file = 0;
    
98.         unsigned char fxos8700cq_chipid;
    
99.   char buf[8] = "";       
    
100.         int tmp_msb = 0;
     
101.         int tmp_lsb = 1;
     
102.         int* nStatus = &tmp_lsb;
     
103.         fxos8700_data_axis mfxos8700_data_axis;
     
104.         fxos8700_data_axis* pfxos8700_acc_axis;
     
105.         pfxos8700_acc_axis = &mfxos8700_data_axis;
     
106.        
     
107. //        printf("Test for FXOS8700CQ (3-axis linear accelerometer)\n");
     
108.   printf("Please check the device ID (Should be 0xC7)\n");
     
109.         if ((file = open("/dev/i2c-3", O_RDWR)) < 0)
     
110.         {
     
111.                 perror("Error openning file！");
     
112.                 exit(1);
     
113.         }
     
114.         if(read_register(file, I2C_SLAVE_Address, FXOS8700CQ_WHO_AM_I, &fxos8700cq_chipid))
     
115.                 exit(1);
     
116.         else
     
117.         {
     
118.                 {
     
119.                         printf("GET:Register[0x%02X]: whoami-deviceID=0x%02X\n" , 0x1e , fxos8700cq_chipid);
     
120.                 }
     
121.         }
     
122.         close(file);       
     
123.        
     
124.         if ((fd = open("/dev/FreescaleAccelerometer", O_RDWR)) < 0)
     
125.         {
     
126.                 perror("Error openning /dev/FreescaleAccelerometer！");
     
127.                 exit(1);
     
128.         }
     
129. 
     
130.         pfxos8700_acc_axis->x = 0;
     
131.         pfxos8700_acc_axis->y = 0;
     
132.         pfxos8700_acc_axis->z = 0;
     
133.         printf("=1= pfxos8700_acc_axis->x=%d, pfxos8700_acc_axis->y=%d, pfxos8700_acc_axis->z=%d\n", pfxos8700_acc_axis->x, pfxos8700_acc_axis->y, pfxos8700_acc_axis->z);
     
134.         for(i = 0; i < 5; i++)
     
135.         {
     
136.                 ret = ioctl(fd,SENSOR_GET_RAW_DATA,pfxos8700_acc_axis);   //I2C
     
137.                 printf("=2= pfxos8700_acc_axis->x=%d, pfxos8700_acc_axis->y=%d, pfxos8700_acc_axis->z=%d\n", pfxos8700_acc_axis->x, pfxos8700_acc_axis->y, pfxos8700_acc_axis->z);
     
138.         }
     
139.         close(fd);
     
140.         if ((fd_mag = open("/dev/FreescaleMagnetometer", O_RDWR)) < 0)
     
141.         {
     
142.                 perror("Error openning /dev/FreescaleMagnetometer！");
     
143.                 exit(1);
     
144.         }
     
145. 
     
146.         pfxos8700_acc_axis->x = 0;
     
147.         pfxos8700_acc_axis->y = 0;
     
148.         pfxos8700_acc_axis->z = 0;
     
149.         printf("=1= pfxos8700_mag_axis->x=%d, pfxos8700_mag_axis->y=%d, pfxos8700_mag_axis->z=%d\n", pfxos8700_acc_axis->x, pfxos8700_acc_axis->y, pfxos8700_acc_axis->z);
     
150.         for(i = 0; i < 5; i++)
     
151.         {
     
152.                 ret = ioctl(fd_mag,SENSOR_GET_RAW_DATA,pfxos8700_acc_axis);   //I2C
     
153.                 printf("=2= pfxos8700_mag_axis->x=%d, pfxos8700_mag_axis->y=%d, pfxos8700_mag_axis->z=%d\n", pfxos8700_acc_axis->x, pfxos8700_acc_axis->y, pfxos8700_acc_axis->z);
     
154.         }
     
155.         close(fd_mag);
     
156.        
     
157. 
     
158. 
     
159.         return 0;
     
160. }

复制代码

  4.2测试结果：

   4.3测试结果每次都一样，但是前面测试的时候输出结果并不是每次都一样，还有其具体含义需要与业务联系。
   MPL3115A2使用一MEMS压力传感器, 带有I2C接口, 可提供精准的电压/高度和温度数据. 这一传感器为数字化输出, 使用一个高分辨率的24位模数转换器. 内部处理省去了主控MCU系统的补偿任务. 另有多个可用户编程, 电源节约, 中断和自治数据采集模式, 包括已编程的采集周期计时器和只轮询模式. 典型电源电流为40μA每测量-秒, 用于稳定的10cm输出分辨率。
  从读取传感器输出结果的角度来说，MPL3115A2和FXOS8700CQ是一样的，因为他们都使用IIC接口，只是传感器寄存器不同而已，但是因为MPL3115A2驱动没有FXOS8700CQ驱动那么强大，所以我们可以换一个方法来读取传感器输出结果。
   应用程序代码如下：

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <stdint.h>
   
3. #include <linux/i2c.h>
   
4. #include <linux/i2c-dev.h>
   
5. #include <fcntl.h>
   
6. #include <stdlib.h>
   
7. #include <unistd.h>
   
8. #include <sys/ioctl.h>
   
9. #include <string.h>
   
10. 
    
11. //#define FLAG_DBG_ENABLE 1
    
12. 
    
13. static int write_register(int file,unsigned char address,unsigned char reg,unsigned char data)
    
14. {
    
15.         unsigned char output_buffer[2];
    
16.         struct i2c_rdwr_ioctl_data packets;
    
17.         struct i2c_msg messages[1];
    
18.        
    
19.         messages[0].addr= address;
    
20.         messages[0].flags = 0;
    
21.         messages[0].len = sizeof(output_buffer);
    
22.         messages[0].buf = output_buffer;
    
23.        
    
24.         output_buffer[0] = reg;
    
25.         output_buffer[1] = data;
    
26.        
    
27.         packets.msgs= messages;
    
28.         packets.nmsgs = 1;
    
29.        
    
30.         if(ioctl(file, I2C_RDWR, &packets) < 0) {
    
31.                 perror("Error sending data");
    
32.                 return 1;
    
33.         }
    
34.         return 0;
    
35. }
    
36. 
    
37. 
    
38. 
    
39. 
    
40. static int read_register(int file, unsigned char address, unsigned char reg, unsigned char *data)
    
41. {
    
42.         unsigned char input_buffer, output_buffer;
    
43.         struct i2c_rdwr_ioctl_data packets;
    
44.         struct i2c_msg messages[2];
    
45. 
    
46.         output_buffer = reg;
    
47.         messages[0].addr= address;
    
48.         messages[0].flags = 0;
    
49.         messages[0].len = sizeof(output_buffer);
    
50.         messages[0].buf = &output_buffer;
    
51. 
    
52.         messages[1].addr= address;
    
53.         messages[1].flags = I2C_M_RD;
    
54.         messages[1].len = sizeof(input_buffer);
    
55.         messages[1].buf = &input_buffer;
    
56. 
    
57.         packets.msgs= messages;
    
58.         packets.nmsgs = 2;
    
59.         if(ioctl(file, I2C_RDWR, &packets) < 0) {
    
60.                 perror("Error sending data");
    
61.                 return 1;
    
62.         }
    
63.         *data = input_buffer;
    
64.        
    
65.         return 0;
    
66. }
    
67. 
    
68. int main() {
    
69.         int file, i;
    
70.         unsigned char data;
    
71.         int val1;
    
72.         int val2;
    
73.         float t_m;
    
74.         int choice;
    
75.         int DBG_ENABLE = 1;
    
76.         char string[200];
    
77. #ifdef FLAG_DBG_ENABLE
    
78.         printf("Enable Debugging [1-Enable/0-Disable] :");
    
79.         scanf("%d",&choice);
    
80.        
    
81.        
    
82.         if (choice == 1)
    
83.                 DBG_ENABLE = 1;
    
84.         else if (choice == 0)
    
85.                 DBG_ENABLE = 0;
    
86.         else
    
87.         {
    
88.                 printf("Unknown choice \n Exiting... \n");
    
89.                 exit(1);
    
90.         }
    
91.         #endif
    
92.        
    
93.         if ((file = open("/dev/i2c-3", O_RDWR)) < 0)
    
94.         {
    
95.                 perror("Error openning file！");
    
96.                 exit(1);
    
97.         }
    
98. 
    
99. #ifdef FLAG_DBG_ENABLE
    
100. 
     
101.         if(DBG_ENABLE == 0)
     
102.                 printf("Debugging Disabled \n");
     
103.         else if(DBG_ENABLE == 1)
     
104.                 printf("Debugging Enabled \n");
     
105.         else
     
106.                 printf("No idea");
     
107.         #endif
     
108. 
     
109. 
     
110. 
     
111. 
     
112.         //0x0C whoami verify
     
113.         if(read_register(file, 0x60, 0x0C, &data))
     
114.                 exit(1);
     
115.         else
     
116.         {
     
117.                 if(DBG_ENABLE == 1)
     
118.                 {
     
119.                         printf("GET:Register[0x%02X]: whoami-deviceID=0x%02X\n" , 12 , data);
     
120.                 }
     
121.         }
     
122.         //0x26 ctrlreg1 get/set ACTIVE
     
123.         if(read_register(file, 0x60, 0x26, &data))
     
124.                 exit(1);
     
125.         else
     
126.         {
     
127.                 if(DBG_ENABLE == 1)
     
128.                 {
     
129.                         printf("GET:Register[0x%02X]: CTRL_REG1=0x%02X\n" , 38 , data);
     
130.                 }
     
131.         }
     
132. 
     
133. 
     
134. 
     
135. 
     
136.         if(write_register(file, 0x60, 0x26, 0x03 | 0x80))
     
137.                 exit(1);
     
138.         else
     
139.         {
     
140.                 if(read_register(file, 0x60, 0x26, &data))
     
141.                  exit(1);
     
142.                 else
     
143.                 {
     
144.                         if(DBG_ENABLE == 1)
     
145.                         {
     
146.                                 printf("SET/GET:Register[0x%02X]: CTRL_REG1=0x%02X\n" , 38 , data);
     
147.                         }
     
148.                 }
     
149.         }
     
150. 
     
151. 
     
152.         int counter=0;
     
153.         while(counter<5)
     
154.         {
     
155.                 //read temperature MSB/LSB
     
156.                 if(read_register(file, 0x60, 0x04, &data))
     
157.                 exit(1);
     
158.                 /* else*/
     
159.                 /*{ if(DBG_ENABLE == 1)*/
     
160.                 /*{ printf("Register[0x%02X]: 0x%02X\n" , 4 , data);*/
     
161.                 /*}*/
     
162.                 /*}*/
     
163.                
     
164.                 val2 = (int)data;
     
165.                 if(DBG_ENABLE == 1) printf("val2: initial :%d:\n",val2);
     
166.                 val2 <<=4;
     
167.                 //if(DBG_ENABLE == 1) printf("val2: shift :%d:\n",val2);
     
168.                 if(read_register(file, 0x60, 0x05, &data))
     
169.                 exit(1);
     
170.                 else
     
171.                 {
     
172.                 if(DBG_ENABLE == 1)
     
173.                 printf("Register[0x%02X]: 0x%02X\n" , 5 , data);
     
174.                 }
     
175. 
     
176.         //        val2 = val2+ (int)data;
     
177.        
     
178.         t_m = (float)data;
     
179. //        printf("=1=t_m :%f:\n",t_m);
     
180.         t_m = t_m / 1000;
     
181.         printf("=2=t_m :%f:\n",t_m);
     
182.                 if(DBG_ENABLE == 1)
     
183.                 { //printf("val2 :%d:\n",val2);
     
184.                 }
     
185. 
     
186.                 t_m = t_m + (val2 >> 4);// & 0xff;
     
187. 
     
188.                 printf("temperature :%.3f: \n",t_m);
     
189.                 //printf("temperature string:%d: \n",string);
     
190.         if(read_register(file, 0x60, 0x01, &data))
     
191.                 exit(1);
     
192.                 /* else*/
     
193.                 /*{ if(DBG_ENABLE == 1)*/
     
194.                 /*{ printf("Register[0x%02X]: 0x%02X\n" , 4 , data);*/
     
195.                 /*}*/
     
196.                 /*}*/
     
197.                
     
198.                 val2 = (int)data;
     
199.                 if(DBG_ENABLE == 1) printf("val2: initial :%d:\n",val2);
     
200.                 val2 <<=8;
     
201.         if(read_register(file, 0x60, 0x02, &data))
     
202.                 exit(1);
     
203.                 /* else*/
     
204.                 /*{ if(DBG_ENABLE == 1)*/
     
205.                 /*{ printf("Register[0x%02X]: 0x%02X\n" , 4 , data);*/
     
206.                 /*}*/
     
207.                 /*}*/
     
208.                
     
209.                 val1 = (int)data;
     
210.                 if(DBG_ENABLE == 1) printf("val1: initial :%d:\n",val1);
     
211.                 val2 = val1 + val2;
     
212.                 printf("altitude :%d: m\n", val2);
     
213.                 //system(string);
     
214.                 sleep(1);
     
215.                 counter++;
     
216.         }
     
217.         close(file);
     
218.         return 0;
     
219. }
     

复制代码

   输出结果下:

  输出结果分析：
  1.虽然目前家里的温度大约是29左右，但是开发板的温度还是比较高，所以39度算是一个比较合理的数值，曾经对比电风扇吹一会的实验，电风扇开启前后温度输出有比较明显的变化，从44度可以下降到36度左右，我认为温度输出结果符合实际，当然真的做产品则需要更加准确和测试；
  2.关于高度的输出结果，目前的几个是80m,考虑北京的平均海拔40-50m，而我家是11楼，大概高度也有35-44m左右，这个高度输出也在合理的范围内，但是刚开始读取数值大约是136m左右，后面又测试是110m左右。这里可以认为是传感器测试需要一定时间来达到一个稳定数值。
   本来以为开发板没有集成陀螺仪传感器，后来才知道FXAS21002CQR1就是，不过这个传感器与前面的FXOS8700CQ模块很类似，驱动也基本一样，所以这里就不在研究，如果后面有时间则把这个三部分数据集成起来实现功能：“使能“多重感知”设备磁力-加速计,气压计,陀螺仪。并将数据简单处理然后通过wifi发送给固定PC。”。
  下面会看看电池和电源管理的功能实现。