详解AP3216C（三合一sensor：光照、距离、照射强度）驱动开发_Linux

概述

1 认识ap3216c

1.1 ap3216c特性

1.2 ap3216c内部结构

概述

本文详细介绍ap3216c的特性，内部结构，操作时序和寄存器的参数意义，并使用linux platform tree 下i2c 驱动接口，实现了ap3216c的驱动程序。并且编写了一个测试范例，验证该驱动程序的性能。其可以正确的读出sensor内部的数据。

源代码下载地址： ap3216clinux环境下的驱动程序资源-csdn文库

1 认识ap3216c

1.1 ap3216c特性

ap3216c是敦南科技出品的一款集成sensor, 其中包括：als（数字型环境光线感应 sensor），ps（测距sensor）ir（照射sensor）。这款sensor主要用在手机、平板电脑、电视、显示器、数码相机等产品上。

1）驱动方式：采用标准的i2c接口，且工作在快速模式（400k hz）

2）输出模块可选： als, ps+ir, als+ps+ir, pd,als once, sw reset, ps+ir once and als+ps+ir once.

3）高分辨率：

数字型环境光线感应 sensor ，采用 16-bit 有效数据输出，数据采集范围（ 0~65535 ）

测距sensor，采用 10-bit 有效数据输出，数据采集范围（ 0~1023 ）

1.2 ap3216c内部结构

由下结构图可以看见： als和ps分别和adc模块连接，以采集外部数据。ir本分隔在一个单独的模块。

1.3 ap3216c 硬件电路

ap3216c采用标准的i2c驱动模式，其和mcu之间通过3个线连接，sda和scl是i2c的驱动线，还提供一个中断引脚int

1.4 ap3216c工作时序

ap3216c采用标准的i2c驱动接口，其slave 设备地址为：0x1e

1.4.1 i2c 写数据协议

1）写方式一：写寄存器地址

s: start 信号

slave address : 7 bit

w: 写数据bit

a: ack信号

p: stop信号

详细时序图：

2）写方式二：写寄存器地址和数据

s: start 信号

slave address : 7 bit

w: 使能写数据bit

a: ack信号

p: stop信号

详细时序图：

1.4.2 i2c 读数据协议

1）读方式一：读寄存器地址

s: start 信号

slave address : 7 bit

r: 使能读数据bit

a: ack信号

n: nack信号

p: stop信号

详细时序图：

2）读方式二：读寄存器地址的数据

s: start 信号

slave address : 7 bit

r: 使能读数据bit

w: 使能写数据bit

a: ack信号

n: nack信号

p: stop信号

详细时序图：

1.5 重要的寄存器

ap3216c内部有许多寄存器，其地址空间（0x00 ~ 0x2d ），由于篇幅所限，这里不对每个寄存器做一一介绍。如需了解，可参看文档：ap3216c rev0.86. pdf。本文主要介绍系统寄存器部分，地址空间（0x00 ~ 0x0f。各个寄存器的功能，看下表：

1.5.1 系统配置寄存器

该寄存器地址位0x00, 低位3个bit(bit-0 bit-1,bit-2)用于配置系统工作模式

具体模式如下表：

1.5.2 和中断相关寄存器

中断状态寄存器： address = 0x01

bit-0: als-int 用来表示中断是否发生， b0=1 表示als中断被触发， b0 =0 示als中断未被被触发

bit-1: ps-int 用来表示中断是否发生， b0=1 表示ps中断被触发， b0 =0 示ps中断未被被触发

中断清除寄存器: address = 0x02

当配置clr_mnr = 0时，在读取寄存器（0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f)的值后，芯片会自动清除中断；

当配置clr_mnr = 1时，需要软件强制把寄存器0x01的对应位置位为1，清除中断；

1.5.3 ir数据寄存器

对应地址： 0x0a 和0x0b

0x0a地址中，bit0和bit1 为数据位，表示低字节位， ir_of为数据溢出标记，当ir_of=1, 表明ir值过高，其会影响ps的数据的有效性

0x0b地址中，为ir 数据高字节位

1.5.4 als 数据寄存器

对应地址： 0x0c 和0x0d

1.5.5 ps 数据寄存器

对应地址： 0x0e 和0x0f

ir_of = 1，表示读取的数据有效。ir_of = 0，表示读取的数据无效。

2 驱动开发

2.1 查看i2c总线下的设备

i2c总线上可以挂载多个device，其要求在同一条总线上，每个设备的地址必须唯一性。如果两个设备的地址一样，会出现时序混乱。下面通过命令来探测一下i2c总线下的设备情况。

查看i2c-0下设备情况

使用命令

 i2cdetect -a 0

执行该命令后，列出设备地址信息：该总线下有两个设备，其地址分别为：0x1a和0x1e

2.2 编写驱动代码

创建drv_ap3216c.c，编写如下代码

/***************************************************************
copyright  2024-2029. all rights reserved.
文件名     : drv_ap3216c.c
作者       : tangmingfei2013@126.com
版本       : v1.0
描述       : ap3216c 驱动程序
其他       : 无
日志       : 初版v1.0 2024/02/01

***************************************************************/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/fs.h>
#include <errno.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include "drv_ap3216.h"

#define dev_file               "/dev/i2c-0"


static int fd = -1;

static void msleep(unsigned int time)
{
    struct timespec sleeper, temp;

    sleeper.tv_sec = (time_t)(time/1000);
    sleeper.tv_nsec = (long)(time%1000)*1000000;
    nanosleep(&sleeper, &temp);
}

static int ap3216c_write_reg( unsigned char reg, unsigned char cmd)
{
    int              ret = -1;
    unsigned char    buf[2] = {0};

    buf[0] = reg;
    buf[1] = cmd;
    
    ret = write(fd, buf, 2);
    if( ret < 0 )
    {
        printf("write cmd to ap3216c register failure.\n");
        return -1;
    }
    
    return 0;
}

static int ap3216c_read_reg( unsigned char reg, unsigned char *val)
{
    int           ret = -1;
    unsigned char buf[1] = {0};

    buf[0] = reg;           //send register address 
    ret = write( fd, buf, 1);
    if( ret < 0 )
    {
        printf("write cmd to ap3216c register failure.\n");
        return -1;
    }
    
    ret = read(fd, buf, 1);  //read data from the register 
    if( ret < 0 )
    {
        printf("get the humidy failure.\n");
        return -1;
    }
    *val = buf[0];
    
    return 0;
}

void ap3216c_read_datas(ap3216c_data *pdata)
{
    unsigned char i =0;
    unsigned char buf[6], val = 0;
    
    /* read all sensor‘ data */
    for( i = 0; i < 6; i++)    
    {
        ap3216c_read_reg( ap3216c_irdatalow + i, &val); 
        buf[i] = val;
    }

     /* ir   */
    if(buf[0] & 0x80){  /* ir_of位为1,则数据无效 */
        pdata->ir = 0;
    }        
    else {        
        pdata->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0x03); 
    }        
    
    /* als  */  
    pdata->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; 
    
    /* ps */
    if(buf[4] & 0x40){    /* ir_of位为1,则数据无效 */
        pdata->ps = 0; 
    }        
    else{                
        pdata->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0x3f) << 4) | (buf[4] & 0x0f); 
    }
}

void ap3216c_release( void )
{
    close( fd );
}

int ap3216c_init(void)
{
    // init i2c 
    fd = open(dev_file, o_rdwr);
    if( fd < 0 )
    {
        close( fd );
        printf("%s %s i2c device open failure: %s\n", __file__, __function__, strerror(errno));
        return -1;
    }

    ioctl(fd, i2c_tenbit, 0);
    ioctl(fd, i2c_slave, ap3216c_addr);
    
    // reset sensor 
    ap3216c_write_reg( ap3216c_systemcong, 0x04);
    msleep(2);
    
    // enable als、ps+ir
    ap3216c_write_reg( ap3216c_systemcong, 0x03);
    msleep(2);
    
    return fd;
}

在drv_ap3216c.h中，编写如下代码：

#ifndef __drv__ap3216_h
#define __drv__ap3216_h

#ifdef __cplusplus
extern "c" {
#endif

#define ap3216c_addr          0x1e

/* ap3316c寄存器 */
#define ap3216c_systemcong    0x00    /* 配置寄存器       */
#define ap3216c_intstatus     0x01    /* 中断状态寄存器   */
#define ap3216c_intclear      0x02    /* 中断清除寄存器   */
#define ap3216c_irdatalow     0x0a    /* ir数据低字节     */
#define ap3216c_irdatahigh    0x0b    /* ir数据高字节     */
#define ap3216c_alsdatalow    0x0c    /* als数据低字节    */
#define ap3216c_alsdatahigh   0x0d    /* als数据高字节    */
#define ap3216c_psdatalow     0x0e    /* ps数据低字节     */
#define ap3216c_psdatahigh    0x0f    /* ps数据高字节     */

typedef struct _ap3216c_data{
   unsigned short ir; 
   unsigned short als; 
   unsigned short ps;      /* */ 
}ap3216c_data;

void ap3216c_read_datas(ap3216c_data *pdata);
int ap3216c_init(void);


#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __drv__ap3216_h */

3 编写测试代码

测试主要实现，调用驱动程序接口，读取als,ps,ir数据，并打印出来

3.1 测试代码实现

创建一个test_ap3216.c，编写如下代码：

/***************************************************************
copyright  2024-2029. all rights reserved.
文件名     : test_ap3216.c
作者       : tangmingfei2013@126.com
版本       : v1.0
描述       : 验证dev_ap3216.c 
其他       : 无
日志       : 初版v1.0 2024/02/1

***************************************************************/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/fs.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <errno.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include "drv_ap3216.h"

int main(void)
{
    ap3216c_data stru_data;
    int count_run = 100;
    int set;

    set = ap3216c_init();
    if( set < 0){
        printf("initial ap3216c failure.\n");
        return -1;
    }

    while( count_run > 0){
        ap3216c_read_datas( &stru_data );
        
        printf("ir = %d, als = %d, ps = %d \r\n", 
               stru_data.ir, stru_data.als, stru_data.ps);
        count_run--;
        sleep(1);
    }

    ap3216c_release();

    return 0;
}

3.2 makefile

在测试程序的目录下，创建一个makefile文件，编写如下代码

cflags= -wall -o2
cc=/home/ctools/gcc-linaro-4.9.4-arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc
strip=/home/ctools/gcc-linaro-4.9.4-arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-strip

test_ap3216: test_ap3216.o drv_ap3216.o
	$(cc) $(cflags) -o test_ap3216 test_ap3216.o drv_ap3216.o
	$(strip) -s test_ap3216

clean:
	rm -f test_ap3216 test_ap3216.o drv_ap3216.o

4 测试

4.1 编译代码

使用make命令编译代码，然后将生成的可执行文件copy到nfs的共享目录下，方便在板卡中运行程序。

4.2 运行测试程序

运行测试程序，可以看见在终端上打印出来sensor的数据

详解AP3216C（三合一sensor：光照、距离、照射强度）驱动开发

2024年08月01日 • Linux •我要评论

概述

1 认识ap3216c

1.1 ap3216c特性

1.2 ap3216c内部结构

1.3 ap3216c 硬件电路

1.4 ap3216c工作时序

1.4.1 i2c 写数据协议

1.4.2 i2c 读数据协议

1.5 重要的寄存器

1.5.1 系统配置寄存器

1.5.2 和中断相关寄存器

1.5.3 ir数据寄存器

1.5.4 als 数据寄存器

1.5.5 ps 数据寄存器

2 驱动开发

2.1 查看i2c总线下的设备

2.2 编写驱动代码

3 编写测试代码

3.1 测试代码实现

3.2 makefile

4 测试

4.1 编译代码

4.2 运行测试程序

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1.4.2 i2c 读数据协议

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1.5.2 和中断相关寄存器

1.5.3 ir数据寄存器

1.5.4 als 数据寄存器

1.5.5 ps 数据寄存器

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