企业官网建设流程全解析

1.核心学习方法：从函数反推。写驱动不要从头硬背，而是从"最终要干什么"倒推：要读温度 → 需要 i2c_master_recv → 需要 i2c_client → client 从哪来 → probe 函数参数 → probe 谁调用 → i2c_driver 注册后匹配设备树 → 所以需要填 i2c_driver 结构体 → 需要 of_match_table → 需要设备树 compatible。顺着这条链，每一步需要写什么就清清楚楚了。

2. LM75 与 I2C 基础

2.1 LM75 是什么

LM75 是 NXP（原飞利浦）推出的一款数字温度传感器，通过 I2C 总线与主控通信。它内部有一个温度寄存器，上电后自动持续测量温度，我们只需通过 I2C 读取寄存器即可获得温度值。

2.2 I2C 通信关键概念

I2C 只需要两根线：SCL（时钟线）和 SDA（数据线），所有设备并联在总线上，靠地址区分。

• 起始信号 START：SCL 高电平时，SDA 由高变低
• 停止信号 STOP：SCL 高电平时，SDA 由低变高
• 应答位 ACK：每发完 8 位数据，接收方在第 9 个时钟拉低 SDA 表示收到
• 7位地址 + R/W位：起始后先发 1 字节，高 7 位是从机地址，最低位 0=写、1=读
• 大端模式：多字节数据先发高字节（LM75 温度值就是高字节在前）

电气提醒：I2C 引脚是开漏输出，总线必须外接 4.7kΩ 上拉电阻到 VCC，否则 SCL/SDA 无法被拉高，通信会失败。开发板上通常已经做好了上拉。

2.3 读 LM75 温度的完整 I2C 时序

读取温度寄存器（地址 0x00）需要"先写寄存器地址，再读数据"，这是 I2C 传感器最常见的操作模式：

1. 主机发 START + 从机地址(0x48) + 写位(0) → 从机回 ACK
2. 主机发寄存器地址 0x00 → 从机回 ACK
3. 主机发重复 START（不发 STOP）+ 从机地址(0x48) + 读位(1) → 从机回 ACK
4. 从机发温度高字节 → 主机回 ACK
5. 从机发温度低字节 → 主机回 NACK（表示最后一字节）
6. 主机发 STOP，结束

在 Linux 驱动中，上面这套时序被封装成了两个函数：i2c_master_send（写）和 i2c_master_recv（读），不需要手动控制 SCL/SDA 电平。

3. 整体开发流程一览

整个 LM75 驱动开发分为 6 大步，先建立全局印象，后面逐步展开：

4. 第一步：硬件连接

以正点原子 IMX6ULL Mini 板为例，LM75 模块接线如下：

A0/A1/A2 引脚决定从机地址。如果模块上这三个脚都接地，地址就是 0x48。接线前用万用表确认一下，地址错了后面一切都读不到。

5. 第二步：设备树配置

5.1 为什么要改设备树

Linux 3.x 之后，硬件资源信息从驱动代码中剥离出来，放到设备树（Device Tree）里描述。内核启动时解析设备树，自动为每个 I2C 设备生成一个 i2c_client 结构体并挂到 I2C 总线上。驱动注册后，总线会拿驱动的 compatible 字符串去和设备树节点匹配，匹配成功就调用驱动的 probe 函数。

反推链路：probe 函数需要 i2c_client → client 由内核根据设备树自动生成 → 所以必须在设备树里描述这个设备。

5.2 具体修改

打开设备树文件 arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dts，找到 &i2c1 节点，添加 LM75 子节点：

&i2c1 { clock-frequency = <100000>; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>; status = "okay"; putelm75@48 { compatible = "pute,lm75"; reg = <0x48>; }; };

i2c1 的引脚复用（pinctrl）已经在设备树里配好了（pinctrl_i2c1 把 UART4_TX/RX 复用为 I2C1_SCL/SDA），所以不需要额外配置引脚。如果用的是其他 I2C 控制器或其他板子，需要确认 pinctrl 配置。

5.3 编译设备树

修改完设备树后，在内核源码根目录执行：

make dtbs cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb ~/tftpboot/

然后通过 tftp 把新的 dtb 下载到开发板，重启生效。

6. 第三步：编写驱动代码（核心，从函数反推）

6.1 从 module_i2c_driver 宏出发

驱动的入口是这一行宏，它需要一个参数 drv：

module_i2c_driver(drv);

这个宏展开后等价于：

• module_init 里调用 i2c_add_driver(&drv)
• module_exit 里调用 i2c_del_driver(&drv)

因为它需要 drv，所以你必须先定义一个 struct i2c_driver 类型的变量。

6.2 定义 struct i2c_driver drv

static struct i2c_driver drv = { .probe = myprobe, .remove = myremove, .driver = { .name = "ptlm75", .owner = THIS_MODULE, .of_match_table = match_table, }, .id_table = id_table, };

这个结构体里引用了 5 个东西，逐个反推：

• myprobe：probe 回调函数，需要自己实现
• myremove：remove 回调函数，需要自己实现
• match_table：of_device_id 数组，用于设备树匹配
• id_table：i2c_device_id 数组，传统 I2C ID 匹配表
• THIS_MODULE：内核宏，表示当前模块

6.3 定义 of_match_table（设备树匹配表）

因为 drv.driver.of_match_table 需要它，所以定义：

struct of_device_id match_table[] = { { .compatible = "pute,lm75" }, // 必须和设备树里的 compatible 完全一致 {} // 空结尾，必须有 };

这个表的作用：内核拿这里的 compatible 字符串去设备树里找匹配的节点，找到就调用 probe。

6.4 定义 id_table（传统 I2C ID 匹配表）

因为 drv.id_table 需要它，所以定义：

struct i2c_device_id id_table[] = { { .name = "ptlm75" }, {} };

虽然我们用设备树匹配，但 i2c_driver 要求必须提供这个表，否则编译报错。

6.5 定义 myprobe 函数

因为 drv.probe 需要它，所以定义：

int myprobe(struct i2c_client *pclient, const struct i2c_device_id *id) { int ret = 0; pcli = pclient; // 保存 client 指针，后面 read 函数要用 ret = misc_register(&misc_dev); // 注册杂项设备，创建 /dev/ptlm75 if (ret < 0) { pr_err("myprobe misc_register error\n"); return ret; } pr_info("lm75 probe ok\n"); return 0; }

这个函数里又引用了 2 个新东西，继续反推：

• pcli：全局变量，保存 i2c_client 指针
• misc_dev：struct miscdevice 变量，杂项设备结构体

6.6 定义全局变量 pcli

因为 myprobe 里要保存 client，myread 里要用它做 I2C 通信，所以定义全局变量：

struct i2c_client *pcli;

i2c_client 是内核根据设备树自动生成的，包含了从机地址（0x48）、适配器指针等信息，i2c_master_send/recv 都需要它。

6.7 定义 struct miscdevice misc_dev

因为 myprobe 里 misc_register 需要它，所以定义：

#define DEV_NAME "ptlm75" static struct miscdevice misc_dev = { .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, // 自动分配次设备号 .name = DEV_NAME, // /dev/ptlm75 节点名 .fops = &myfops, // 文件操作集合 };

这里又引用了 myfops，继续反推：

• myfops：struct file_operations 变量，定义 open / read / release 等回调

6.8 定义 struct file_operations myfops

static struct file_operations myfops = { .owner = THIS_MODULE, .open = myopen, .read = myread, .release = myrelease, };

这里又引用了 3 个函数，继续反推：

• myopen：打开设备时调用，可做初始化
• myread：应用层 read 时调用，读取温度
• myrelease：关闭设备时调用，可做清理

6.9 实现 myopen 和 myrelease

static int myopen(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static int myrelease(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; }

6.10 实现 myread（核心，读温度）

应用层调用 read(fd, buf, 2) 时，内核会调用 myread。读取温度需要两步：先写寄存器地址 0x00，再读 2 字节数据。

static ssize_t myread(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int ret; unsigned char reg = 0x00; // 温度寄存器地址 unsigned char data[2] = {0}; // 存放读到的 2 字节温度值 short temp_raw; int temp; // 第 1 步：写寄存器地址 0x00 ret = i2c_master_send(pcli, &reg, 1); if (ret < 0) { pr_err("i2c_master_send error\n"); return ret; } // 第 2 步：读 2 字节温度数据（大端：高字节在前） ret = i2c_master_recv(pcli, data, 2); if (ret < 0) { pr_err("i2c_master_recv error\n"); return ret; } // 第 3 步：拼成 16 位原始值，右移 7 位得到 9 位温度值 temp_raw = (short)((data[0] << 8) | data[1]); temp_raw >>= 7; // 第 4 步：转换为摄氏度（分辨率 0.5°C） temp = temp_raw * 500; // 第 5 步：拷贝到用户空间 ret = copy_to_user(buf, &temp, sizeof(temp)); if (ret) { pr_err("copy_to_user error\n"); return -EFAULT; } return sizeof(temp); }

6.11 定义 myremove 函数

因为 drv.remove 需要它，所以定义：

int myremove(struct i2c_client *pclient) { misc_deregister(&misc_dev); // 注销杂项设备，删除 /dev/ptlm75 return 0; }

驱动卸载（rmmod）时内核调用，做清理工作。

6.12 函数前置声明

C 语言要求函数在使用前必须声明或定义。上面 fops、drv 里引用了 myprobe、myread 等函数，但这些函数定义在后面，所以在前面加声明：

int myprobe(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); int myremove(struct i2c_client *); int myopen(struct inode *, struct file *); ssize_t myread(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); int myrelease(struct inode *, struct file *);

6.13 加头文件

把上面所有用到的内核 API 对应的头文件加上：

#include <linux/module.h> // module_i2c_driver, MODULE_LICENSE #include <linux/init.h> // __init, __exit #include <linux/miscdevice.h> // miscdevice, misc_register, misc_deregister #include <linux/fs.h> // file_operations #include <linux/i2c.h> // i2c_driver, i2c_client, i2c_master_send/recv #include <linux/uaccess.h> // copy_to_user

6.14 加 MODULE_LICENSE

最后必须加许可证声明，否则内核会报"内核污染"警告：

MODULE_LICENSE("GPL");

6.15 驱动代码结构总览表

用一张表把驱动中各个结构体和函数的关系理清楚：

7. 第四步：编写应用层测试程序

驱动加载后，/dev/ptlm75 节点就存在了。应用层通过标准文件 IO 读取温度：

#include <stdio.h> // printf, perror #include <unistd.h> // open, read, close, sleep #include <fcntl.h> // O_RDWR int main(int argc, char **argv) { // 打开设备节点，触发驱动的 myopen int fd = open("/dev/ptlm75", O_RDWR); if (fd < 0) { perror("open"); // 打开失败，打印错误原因 return 1; // 异常退出 } char buf[10] = {0}; // 缓冲区，存放读到的温度数据 while (1) // 死循环，持续读取 { read(fd, buf, 2); // 读 2 字节，触发驱动的 myread //printf("tmp:%d\n", buf[0]); // 打印温度整数部分 short raw = ((short)buf[0] << 8) | buf[1]; // 拼成 16 位 raw >>= 7; // 低 7 位是 0，右移 7 位 float temp = raw * 0.5; // 分辨率 0.5°C printf("temp: %.1f C\n", temp); sleep(1); // 每秒读一次 } close(fd); return 0; }

应用层逻辑很简单：open 打开设备节点，read 读取 2 字节原始温度数据，拼成 16 位后右移 7 位得到 9 位温度值，再乘以 0.5 得到摄氏度，最后打印出来。

8. 第五步：编写 Makefile

工程目录结构如下：

lm75_project/ ├── Makefile # 顶层Makefile，递归编译app和drv ├── app/ │ ├── Makefile # 应用层Makefile │ └── main.c └── drv/ ├── Makefile # 驱动Makefile └── lm75_drv.c

8.1 顶层 Makefile

APP:=./app DRV=./drv all: $(MAKE) -C $(APP) all $(MAKE) -C $(DRV) all clean: $(MAKE) -C $(APP) clean $(MAKE) -C $(DRV) clean

8.2 应用层 Makefile（app/Makefile）

CC := arm-linux-gnueabihf-gcc SRC := main.c TARGET := app all: $(CC) $(SRC) -o $(TARGET) clean: rm -f $(TARGET)

8.3 驱动 Makefile（drv/Makefile）

CUR_DIR := $(shell pwd) KER_DIR := /home/linux/imx6ull/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek obj-m = lm75_drv.o all: $(MAKE) -C $(KER_DIR) M=$(CUR_DIR) modules clean: $(MAKE) -C $(KER_DIR) M=$(CUR_DIR) clean

驱动 Makefile 关键解释：

• obj-m = lm75_drv.o：告诉内核构建系统把 lm75_drv.c 编译成模块（.ko）
• -C $(KER_DIR)：切换到内核源码目录，使用内核的构建体系
• M=$(CUR_DIR)：指定模块源码在当前目录
• KER_DIR：必须指向你板子对应的、已经编译过的内核源码目录

9. 第六步：编译、加载与测试

9.1 编译

在工程根目录执行：

make

成功后会生成：

• drv/lm75_drv.ko：内核模块文件
• app/app：交叉编译后的 ARM 可执行文件

9.2 加载驱动

把 .ko 文件和 app 传到开发板（通过 tftp / nfs / U盘），然后：

insmod lm75_drv.ko

如果看到 lm75 probe ok 的打印，说明驱动和设备树匹配成功，/dev/ptlm75 节点已创建。验证一下：

ls /dev/ptlm75 cat /proc/devices | grep misc

9.3 运行测试程序

chmod +x app ./app

正常情况下会每秒打印一次温度：

tmp:25 tmp:25 tmp:26

9.4 卸载驱动

rmmod lm75_drv

10. 第七步：用 i2c-tools 调试（不写驱动也能测硬件）

在写驱动之前，建议先用 i2c-tools 工具验证硬件是否正常，这能帮你区分"硬件问题"还是"驱动问题"。

10.1 查看有几个 I2C 控制器

i2cdetect -l

输出示例：

i2c-0 i2c 21a0000.i2c I2C adapter i2c-1 i2c 21a4000.i2c I2C adapter

10.2 扫描总线上的设备

i2cdetect -r -y 0

输出示例（0x48 位置显示 UU 或 48 表示设备在线）：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

UU 是什么意思？UU 表示这个地址被某个内核驱动占用了（也就是我们的驱动已经匹配上了）。如果驱动没加载，会显示具体的地址号如 48。如果显示 -- 说明这个地址没有设备响应，检查硬件接线和地址。

10.3 读取温度寄存器

# 读1字节（温度整数部分） i2cget -y -f 0 0x48 0x00 读2字节（完整温度值，w=word） i2cget -y -f 0 0x48 0x00 w

输出示例：

0x19 → 十进制25，即25°C 0xa019 → 小端显示，实际大端为0x19a0，右移7位=51，51*0.5=25.5°C

11. 常见错误与排错

11.1 错误 1：insmod 后没有 probe 打印

现象：insmod 成功，但 dmesg 里看不到 "lm75 probe ok"。

原因排查：

1. 设备树没更新：确认新的 dtb 已经烧录到板子并重启
2. compatible 不匹配：驱动里的 "pute,lm75" 和 dts 里的必须逐字符一致，包括逗号和大小写
3. I2C 控制器没启用：确认 dts 中 &i2c1 的 status = "okay"
4. 用 ls /sys/bus/i2c/devices/ 看有没有 0-0048 这样的设备节点，没有就是设备树问题

11.2 错误 2：read 报错 Input/output error

现象：probe 成功，app 运行后 read 返回 -1，perror 显示 "Input/output error"。

原因排查：

1. SDA/SCL 接线错误（最常见）：两根线接反了或接触不良，用万用表确认通断
2. 从机地址错误：A0/A1/A2 电平决定地址，用 i2cdetect 扫描确认实际地址
3. 上拉电阻缺失：I2C 总线必须有上拉电阻，用示波器看 SCL/SDA 有没有正常电平
4. 设备没供电：VCC 没接好

11.3 错误 3：温度值不对（一直是 0 或很大的数）

原因排查：

1. 读的寄存器地址不对：LM75 温度寄存器是 0x00，确认 reg_addr = 0
2. 字节序搞反了：LM75 是大端模式，高字节在前。i2cget w 模式返回的是小端格式，需要自己转换
3. 应用层用 char 接收负数温度：char 在有些编译器默认是 unsigned char，负数会变成很大的正数。用 signed char 或 short

11.4 错误 4：编译驱动报错找不到头文件

原因：KER_DIR 路径不对，或者内核没有先编译过。

解决：确认 KER_DIR 指向正确的内核源码目录，并且在内核目录下至少执行过一次 make 生成了必要的头文件和配置。

12. 开发环境配置参考

示例使用的开发环境：