82、源码剖析和实现--------行车安全记录系统

森G

272人浏览 · 2026-06-17 10:38:26

森G · 2026-06-17 10:38:26 发布

源码剖析和实现

常见的web框架
gin 框架 web 框架(go)flask ， tornado ， django 这些都是web框架(python)

安装Flask框架

pip install Flask

路由概念

路由就是请求服务器的资源路径，去掉域名后，根据路径传给服务器，服务器进行解析。

一个简单的flask应用

from flask import Flask, render_template, request, redirect, url_for, jsonify
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
    return '<h1>Hello World</h1>'

@app.route('/user/<name>')
def user(name):
    return '<h1>Hello %s</h1>' % name


@app.route('/form_data', methods=['POST'])
def handle_form_data():
    # 获取表单数据
    username = request.form.get('username')
    email = request.form.get('email')
    age = request.form.get('age', type=int)  # 指定类型转换

    # 获取所有表单数据
    all_form_data = request.form.to_dict()

    # 处理可能的空值
    if not username:
        return jsonify({'error': 'Username is required'}), 400

    return jsonify({
        'username': username,
        'email': email,
        'age': age,
        'all_data': all_form_data
    })


# 测试HTML表单
@app.route('/form')
def show_form():
    return '''
    <form action="/form_data" method="POST">
        <p>Username: <input type="text" name="username" required></p>
        <p>Email: <input type="email" name="email"></p>
        <p>Age: <input type="number" name="age"></p>
        <p><input type="submit" value="Submit"></p>
    </form>
    '''


if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

opencv和摄像头

Python OpenCV是计算机视觉领域最重要的库之一，特别是在摄像头操作方面提供了强大的功能。我来详细介绍OpenCV的摄像头相关知识和API。

OpenCV简介

OpenCV (Open Source Computer Vision Library) 是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库，提供了丰富的图像处理和计算机视觉算法。

安装opencv

# 基础版本
pip install opencv-python

# 包含额外功能的完整版本
pip install opencv-contrib-python

摄像头基础操作

1. 摄像头初始化和释放

import cv2
import numpy as np

# 初始化摄像头
cap = cv2.VideoCapture(0)  # 0表示默认摄像头

# 检查摄像头是否成功打开
if not cap.isOpened():
    print("无法打开摄像头")
    exit()

# 获取摄像头属性
width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
fps = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS))

print(f"摄像头分辨率: {width}x{height}")
print(f"帧率: {fps} FPS")

while True:
    # 读取帧
    ret, frame = cap.read()
    
    if not ret:
        print("无法获取帧")
        break
    
    # 显示帧
    cv2.imshow('Camera Feed', frame)
    
    # 按'q'键退出
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

# 释放资源
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

NumPy简介
NumPy是Python科学计算生态系统的基础，提供了：
●N维数组对象（ndarray）
●广播功能
●数学函数库
●线性代数工具
●随机数生成器
安装NumPy
pip install numpy
基础数组操作
1. 创建数组

import numpy as np

# 从列表创建数组
arr1 = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(f"1D数组: {arr1}")

# 创建多维数组
arr2 = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(f"2D数组:\n{arr2}")

# 创建3维数组
arr3 = np.array([[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]])
print(f"3D数组形状: {arr3.shape}")

# 特殊数组创建函数
zeros = np.zeros((3, 4))          # 零数组
ones = np.ones((2, 3))            # 全1数组
full = np.full((2, 3), 7)         # 指定值填充
eye = np.eye(3)                   # 单位矩阵
empty = np.empty((2, 2))          # 未初始化数组

print(f"零数组:\n{zeros}")
print(f"全1数组:\n{ones}")
print(f"指定值数组:\n{full}")
print(f"单位矩阵:\n{eye}")

视频的构成

一个视频，看到的是连贯的，其实每一个视频都是由一帧一帧图片连贯绘制组成的。

音频也是由字节数据组成。

卡帧：将图像帧和音频帧同步，一起发送，所以看到的就是图像和音频同步。

用第三方库 ffmpeg + sdl , webrtc 实现音视频同步。

反过来，可以将视频按帧抽取

实现一个生成器（Python），每次通过协程调用，返回一个新的帧。

生成器

#这是生成器，不是函数
def simple_generator():
    print("生成器开始")
    yield 1
    print("生成器继续")
    yield 2
    print("生成器结束")
    yield 3

gen = simple_generator()
print("gen 对象是", gen)
print("gen 类型是",type(gen))
# print("gen 的下一个值是", next(gen))
# print("gen 的下一个值是", next(gen))
# print("gen 的下一个值是", next(gen))
# try:
#     print("gen 的下一个值是", next(gen))
# except StopIteration:
#     print("没有更多的值")

# for循环会自动调用next方法
for i in gen:
    print("i is ", i)

#python3中惰性序列
for i in range(1000):
    print("range i is", i)

def generator_num(n):
    i = 0
    while i < n:
        yield i
        i += 1

gen_num = generator_num(1000)
for i in gen_num:
    print("generator_num i is ", i)

协程

def simple_coroutine():
    """简单协程示例"""
    print("协程开始执行")
    # 等待接受值，当外部通过send发送时，会将值给到x，协程继续
    x = yield
    print(f"协程收到值: {x}")
    # 再次等待接收
    y = yield x * 2
    print(f"协程又收到值: {y}")
    return x + y

# 使用协程
coro = simple_coroutine()
res = next(coro)  # 启动协程
print("res is ", res)

result1 = coro.send(10)
print(f"第一次发送结果: {result1}")

try:
     result2 = coro.send(20)
     print(f"第二次发送结果: {result2}")
except StopIteration as e:
     print(f"协程返回值: {e.value}")

自启动协程

def coroutine(func):
    """协程装饰器，自动启动协程"""
    def wrapper(*args, **kwargs):
        gen = func(*args, **kwargs)
        next(gen)  # 自动启动
        return gen
    return wrapper

#相当于  accumulator = coroutine(accumulator)
@coroutine
def accumulator():
    """累加器协程"""
    total = 0
    while True:
        value = yield total
        if value is not None:
            total += value

# 使用装饰器协程
acc = accumulator()
print(f"初始值: {acc.send(None)}")
print(f"加10后: {acc.send(10)}")
print(f"加20后: {acc.send(20)}")
print(f"加-5后: {acc.send(-5)}")

Arm部署

登陆开发板

在cmd中执行：

adb shell

看到root@localhost:/# 就成功了

系统的根目录扩容

登陆开发板后，执行：df -h 查看系统磁盘空间

根文件系统（类似Windows的C盘）只有214MB大小，太小

将下面/userdata的9.8G 提供给根文件系统

开始扩容

确认登陆到开发板（前面提示：root@localhost），未登陆请在命令提示符中输入：adb shell登陆

1，卸载文件系统，复制粘贴下面2条命令，回车执行

umount /dev/mmcblk0p7umount /dev/mmcblk0p8

（类似于解除磁盘使用）

2，删除分区

执行：

parted /dev/mmcblk0

看到如下页面

输入 rm 回车，弹出提示（Ignore/Cancel）输入i回车，然后输入7回车

再次输入rm回车，输入8回车

3，扩容根文件系统

输入

resizepart 6 100%

并回车

4，应用更改

首先，输入quit退出当前的工具

复制粘贴执行：

resize2fs /dev/mmcblk0p6

正常输出

5，删除 /etc/fstab的最后2行

执行：vim /etc/fstab

新弹出的页面中，按键盘 ↓ 键，到最后一行
点击 2次 d 按键 (切换到英文输入法)
点击 2次 d按键 (切换到英文输入法)
输入 :wq (切换到英文输入法)
回车即可

提供wifi驱动和连接wifi网络

提供WIFI驱动

1，将软件包\烧录工具文件夹中的 bcmdhd.ko 文件复制到D盘下

2，打开cmd（如果已经打开请关闭）

3，执行 D: 回车

4，复制如下命令执行

adb push bcmdhd.ko /system/lib/modules/

（意思就是将bdmdhd.ko 文件复制到开发板的 /system/lib/modules/文件件内）

如图成功

5，重启开发板：直接按一下RST即可（中间的按钮）

让开发板联网（连接WIFI）

1，给你的手机打开热点，设置一个名字（尽量简单点不要中文不要中文不要中文和一些乱七八糟的符号）和密码

2, 登陆开发板，打开cmd 执行： abd shell

3, 查询是否能用WiFi

执行：

nmcli dev status

回车

看到wlan0 就是wifi正常

4，扫描wifi信号

执行

nmcli dev wifi list

回车

如果出现结果比较多可以按 ctrl + c

5，连接wifi

执行

nmcli device wifi connect "xxxxxx" password "yyyyyy"

回车（替换 xxxx为wifi名称 yyyy为密码）

提示successfully成功

6，联网测试

执行

ping baidu.com -c 3

回车

如图连接百度成功（按键盘 ctrl + c )退出测试百度是否通的状态

7，查看当前开发板在你手机热点提供的网络中的 IP地址

执行

ifconfig

回车

将代码传输到板子上

执行

python3 ./main.py

出现

安装必要的库

需要在arm板子上安装python执行所需的库

pip install flask

摄像头代码，原来使用的摄像头索引为0，windows默认摄像头

当我们的板子外接摄像头的时候就要查看摄像头索引

将摄像头插入后拔下来，看看减少了哪个设备

发现少了9驱动，所以读写改为9

后期集成驱动

后期驱动开发，作为独立开发

开发好驱动后单独写测试文件

读写/dev/驱动名字

测试成功，大家集成到现有项目中

启动线程，读写/dev/MPU6050, 死循环定时读写，作为监控，监控抖动和倾斜状态，然后让板子记录信息
启动线程，读写/dev/spi_oled，必要时将要写入的数据通过屏幕输出。

参考文档

https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/driver/zh/latest/linux_driver/subsystem_i2c.html#id1

源码分析

1. MPU6050 寄存器地址宏定义：

这些宏定义了 MPU6050 传感器的各种寄存器地址，用于与 MPU6050 进行 I2C 通信时的读取和写入。

SMPLRT_DIV (0x19)：

- 采样率分频器寄存器，用于设置 MPU6050 的采样率。可以通过配置此寄存器来调整传感器的输出频率。

CONFIG (0x1A)：

- 配置寄存器，用于配置低通滤波器和其他一些参数。可以用来调节加速度计和陀螺仪的滤波设置。

GYRO_CONFIG (0x1B)：

- 陀螺仪配置寄存器，用于设置陀螺仪的量程。可以配置陀螺仪的灵敏度（如 ±250, ±500, ±1000, ±2000 degrees/s）。

ACCEL_CONFIG (0x1C)：

- 加速度计配置寄存器，用于设置加速度计的量程。可以配置加速度计的灵敏度（如 ±2g, ±4g, ±8g, ±16g）。

ACCEL_XOUT_H (0x3B), ACCEL_XOUT_L (0x3C)：

- 加速度计 X 轴数据寄存器，ACCEL_XOUT_H 存储高字节数据，ACCEL_XOUT_L 存储低字节数据。类似的还有 Y 轴和 Z 轴的寄存器（ACCEL_YOUT_H, ACCEL_YOUT_L, ACCEL_ZOUT_H, ACCEL_ZOUT_L）。

TEMP_OUT_H (0x41), TEMP_OUT_L (0x42)：

- 温度传感器数据寄存器，TEMP_OUT_H 和 TEMP_OUT_L 存储温度的高字节和低字节。

GYRO_XOUT_H (0x43), GYRO_XOUT_L (0x44)：

- 陀螺仪 X 轴数据寄存器，GYRO_XOUT_H 存储高字节，GYRO_XOUT_L 存储低字节。类似的还有 Y 轴和 Z 轴的寄存器（GYRO_YOUT_H, GYRO_YOUT_L, GYRO_ZOUT_H, GYRO_ZOUT_L）。

PWR_MGMT_1 (0x6B)：

- 电源管理寄存器，常用于唤醒 MPU6050 设备。可以控制设备的休眠模式、电源状态等。

WHO_AM_I (0x75)：

- 查询 MPU6050 设备 ID 寄存器。通过读取该寄存器，可以确认 MPU6050 是否存在，并且确认它的设备 ID（通常返回 0x68）。

2. I2C 相关设置宏定义：

这些宏定义涉及 I2C 总线和通信设置，主要用于与 I2C 设备进行数据交换。

SlaveAddress (0xD0)：

- MPU6050 的 I2C 从设备地址。0xD0 是写操作的地址，0xD1 是读操作的地址。这个地址通常是设备的 7 位地址左移一位后加上读写位。

Address (0x68)：

- MPU6050 的 I2C 地址。通常情况下，MPU6050 的 I2C 地址是 0x68 或 0x69，具体取决于 MPU6050 的 AD0 引脚是否接地或接高电平。默认情况下，AD0 接地时地址为 0x68。

I2C_RETRIES (0x0701)：

- I2C 通信的重试次数设置。表示在 I2C 操作失败时，最多可以尝试多少次重试。

I2C_TIMEOUT (0x0702)：

- I2C 通信的超时设置。表示如果 I2C 操作在指定时间内未完成，操作将超时并返回错误。

I2C_SLAVE (0x0703)：

- I2C 从设备的地址设置。通过设置此宏，可以配置 I2C 总线上的从设备地址。

I2C_BUS_MODE (0x0780)：

- I2C 总线模式设置。可以配置总线的工作模式，例如主模式或从模式，或者其他特定的总线特性。

总结：

这些宏定义帮助程序与 MPU6050 传感器进行 I2C 通信。寄存器地址宏定义提供了访问和控制 MPU6050 的方式，而 I2C 通信设置宏则用于配置通信的各种参数（如重试次数、超时设置等）。通过这些宏，程序可以方便地与 MPU6050 传感器交互，实现数据读取和配置操作。

i2c设备树

i2c3: i2c@fe5c0000 {

  compatible = "rockchip,rk3399-i2c";
  reg = <0x0 0xfe5c0000 0x0 0x1000>;
  clocks = <&cru CLK_I2C3>, <&cru PCLK_I2C3>;
  clock-names = "i2c", "pclk";
  interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
  pinctrl-names = "default";
  pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;     //默认是GPIO0_A1和GPIO0_A0复用为I2C3引脚
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <0>;
  status = "disabled";
};

这段代码是 设备树（Device Tree） 中关于 I2C3 控制器 配置的部分。设备树用于描述硬件设备，特别是在没有标准化硬件描述的系统中，设备树帮助操作系统识别硬件，并为硬件提供必要的驱动支持。

这里的配置是关于 Rockchip RK3399 系统中的 I2C3 控制器，让我们逐项解释各个字段的含义：

1. `i2c3: i2c@fe5c0000 { ... }`：

i2c3：是设备的名称。这个名称通常是用于标识和引用该设备的。
i2c@fe5c0000：表示该设备的节点。fe5c0000 是该 I2C 控制器在内存映射中的基地址，表示 I2C3 控制器的寄存器所在位置。

2. `compatible = "rockchip,rk3399-i2c";`

这个字段指定了硬件设备的兼容性，指示该设备是一个 Rockchip RK3399 芯片上的 I2C 控制器。操作系统或驱动程序会通过这个字段来选择适合的驱动程序。

3. `reg = <0x0 0xfe5c0000 0x0 0x1000>;`

该字段描述设备的物理地址范围：

- 0x0：偏移量，通常是从 0 开始。
- 0xfe5c0000：设备的基地址，在内存映射中的起始地址。
- 0x0：大小的低 32 位。
- 0x1000：设备的内存映射大小（0x1000 表示 4KB），即该设备占用的内存区域。

4. `clocks = <&cru CLK_I2C3>, <&cru PCLK_I2C3>;`

clocks：表示该设备所需的时钟源。

- &cru CLK_I2C3：指示 I2C3 控制器所使用的时钟源。&cru 是时钟控制器的别名，CLK_I2C3 是该 I2C 控制器的时钟。
- &cru PCLK_I2C3：表示 PCLK_I2C3 时钟源，通常是外设时钟，用于控制 I2C 外设的工作。

5. `clock-names = "i2c", "pclk";`

clock-names：是时钟源的名称，用于与 clocks 属性中的时钟源一一对应。i2c 和 pclk 分别对应之前的 CLK_I2C3 和 PCLK_I2C3 时钟源。

6. `interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;`

interrupts：表示该设备的中断配置。

- GIC_SPI：表示中断的类型，GIC_SPI 是一个共享的中断线（通常由 GIC 控制）。
- 49：表示中断的编号。
- IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH：表示该中断的触发方式为 高电平触发。

7. `pinctrl-names = "default";`

pinctrl-names：表示设备使用的引脚控制组的名称。default 表示默认的引脚配置。

8. `pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;`

pinctrl-0：表示 I2C3 控制器使用的引脚配置，&i2c3m0_xfer 是引脚控制组的别名，指示该设备所使用的 GPIO 引脚的复用配置。
根据该设置，GPIO0_A1 和 GPIO0_A0 会复用为 I2C3 的 SDA 和 SCL 引脚（I2C 数据和时钟线）。

9. `#address-cells = <1>;`

#address-cells：表示子设备（如连接到该 I2C 总线的从设备）的地址单元数量。<1> 表示每个子设备有一个地址单元。

10. `#size-cells = <0>;`

#size-cells：表示子设备大小单元的数量。<0> 表示没有大小单元，通常用于 I2C 总线这种不需要指定大小的设备。

11. `status = "disabled";`

status：表示该设备的启用状态。"disabled" 表示 I2C3 控制器目前是禁用状态，可能是因为当前不需要启用 I2C3，或者设备在启动时没有启用。

总结：

这段设备树配置描述了 RK3399 芯片上的 I2C3 控制器，其中包括了硬件地址、时钟、引脚复用、中断设置等信息。通过这个配置，操作系统可以正确识别并使用 I2C3 控制器来与 I2C 设备进行通信。配置中的 status = "disabled" 表示该 I2C3 控制器目前处于禁用状态。

pinctrl复用

i2c3 {
    i2c3m0_xfer: i2c3m0-xfer {
        rockchip,pins =
            /* i2c3_sclm0 */
            <1 RK_PA1 1 &pcfg_pull_none_smt>,
            /* i2c3_sdam0 */
            <1 RK_PA0 1 &pcfg_pull_none_smt>;
    };

    i2c3m1_xfer: i2c3m1-xfer {
        rockchip,pins =
            /* i2c3_sclm1 */
            <3 RK_PB5 4 &pcfg_pull_none_smt>,
            /* i2c3_sdam1 */
            <3 RK_PB6 4 &pcfg_pull_none_smt>;
    };
    };

这段设备树代码描述了 Rockchip 系统中 I2C3 控制器 的引脚配置，具体是两个 I2C 总线的引脚复用配置。代码中的 i2c3m0_xfer 和 i2c3m1_xfer 分别定义了两个 I2C 传输接口的引脚复用设置。

让我们逐行解释这段代码的含义：

1. `i2c3 { ... }`

这是设备树中对 I2C3 控制器 的定义，表示 I2C3 控制器的配置项。这个配置项包含了两个子节点 i2c3m0_xfer 和 i2c3m1_xfer，它们定义了不同的引脚复用配置。

2. `i2c3m0_xfer: i2c3m0-xfer { ... }`

该节点定义了 I2C3 控制器的第一个引脚复用配置，它给出了 I2C3 总线的引脚复用设置（如 SCL 和 SDA）。
rockchip,pins =：定义了两个引脚的复用配置。

引脚配置：

/\* i2c3_sclm0 \*/：注释标明该引脚是 I2C3 的 SCL（时钟线）。
<1 RK_PA1 1 &pcfg_pull_none_smt>：

- 1：表示该引脚位于 GPIO 1。
- RK_PA1：表示该引脚是 RK_PA1（即 Rockchip 的某个 GPIO 引脚），具体与硬件板级设计相关。
- 1：表示该引脚的功能是 I2C3 的 SCL。
- &pcfg_pull_none_smt：表示该引脚没有上下拉电阻，并启用了快速模式（SMT：Slew-rate control）。

/\* i2c3_sdam0 \*/：注释标明该引脚是 I2C3 的 SDA（数据线）。
<1 RK_PA0 1 &pcfg_pull_none_smt>：

- 1：表示该引脚位于 GPIO 1。
- RK_PA0：表示该引脚是 RK_PA0。
- 1：表示该引脚的功能是 I2C3 的 SDA。
- &pcfg_pull_none_smt：同样表示该引脚没有上下拉电阻，并启用了快速模式。

3. `i2c3m1_xfer: i2c3m1-xfer { ... }`

该节点定义了 I2C3 控制器的第二个引脚复用配置，与第一个配置类似，但使用了不同的引脚。
rockchip,pins =：定义了另一个 I2C 总线的引脚复用设置。

引脚配置：

/\* i2c3_sclm1 \*/：注释标明该引脚是 I2C3 的 SCL（时钟线）。
<3 RK_PB5 4 &pcfg_pull_none_smt>：

- 3：表示该引脚位于 GPIO 3。
- RK_PB5：表示该引脚是 RK_PB5（即 Rockchip 的某个 GPIO 引脚）。
- 4：表示该引脚的功能是 I2C3 的 SCL。
- &pcfg_pull_none_smt：同样表示该引脚没有上下拉电阻，并启用了 快速模式。

/\* i2c3_sdam1 \*/：注释标明该引脚是 I2C3 的 SDA（数据线）。
<3 RK_PB6 4 &pcfg_pull_none_smt>：

- 3：表示该引脚位于 GPIO 3。
- RK_PB6：表示该引脚是 RK_PB6。
- 4：表示该引脚的功能是 I2C3 的 SDA。
- &pcfg_pull_none_smt：同样表示该引脚没有上下拉电阻，并启用了 快速模式。

总结：

这段代码定义了 Rockchip RK3399 中 I2C3 控制器 的两个引脚复用配置：

i2c3m0_xfer 使用了 RK_PA0 和 RK_PA1 引脚作为 I2C3 的 SDA 和 SCL，并且配置了没有上下拉电阻的快速模式。
i2c3m1_xfer 使用了 RK_PB5 和 RK_PB6 引脚作为 I2C3 的 SDA 和 SCL，并同样配置了没有上下拉电阻的快速模式。

这些配置允许在不同的引脚上复用 I2C3 信号，从而提供多个 I2C 总线接口的支持。

设备树

/*
* Copyright (C) 2022 - All Rights Reserved by
* EmbedFire LubanCat
*/

/dts-v1/;
/plugin/;

#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
#include <dt-bindings/pinctrl/rockchip.h>
#include <dt-bindings/clock/rk3568-cru.h>
#include <dt-bindings/interrupt-controller/irq.h>

&i2c3 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;     //使用GPIO0_A1和GPIO0_A0复用为I2C3引脚
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;

    mpu6050@68 {
        compatible = "fire,i2c_mpu6050";
        //compatible = "invensense,mpu6050"
        reg = <0x68>;
        status = "okay";
    };
};

这段代码是设备树（Device Tree）的配置，专门用于 Rockchip RK3568 芯片上的 I2C3 控制器 和一个连接到该控制器的 MPU6050 传感器（通过 I2C 总线进行通信）。设备树是 Linux 内核的一部分，用于描述硬件设备信息，使得操作系统能够识别并正确驱动硬件。

让我们逐项解释这段代码的含义：

1. `/dts-v1/;`

这是设备树源文件的版本声明，表示这是一个设备树源（DTS）文件，并且版本为 v1。

2. `/plugin/;`

这是设备树插件标志，表示这是一个设备树插件，而不是完整的设备树文件。插件通常用于扩展现有的设备树配置，而不是完全替换原有的配置。

3. `#include <dt-bindings/...>`

这些行包含了设备树绑定文件，这些文件定义了与硬件相关的常量和宏，使设备树能够与特定硬件进行对接：

- <dt-bindings/gpio/gpio.h>：GPIO 引脚控制绑定，提供了与 GPIO 引脚相关的常量定义。
- <dt-bindings/pinctrl/rockchip.h>：提供了 Rockchip 平台特定的引脚控制（Pinctrl）设置。
- <dt-bindings/clock/rk3568-cru.h>：定义了与 RK3568 平台的时钟控制器相关的绑定。
- <dt-bindings/interrupt-controller/irq.h>：定义了中断控制器的相关绑定。

4. `&i2c3 { ... }`

&i2c3：这是对 I2C3 控制器 节点的引用，表示该配置项是对 I2C3 控制器的配置。
status = "okay";：表示 I2C3 控制器是启用状态，可以被操作系统使用。
pinctrl-names = "default";：指定引脚控制组的名称为 default，这意味着默认的引脚复用设置将被使用。
pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;：该配置指定了 I2C3 控制器使用的引脚复用设置，即引脚 GPIO0_A1 和 GPIO0_A0 将被复用为 I2C3 的 SCL 和 SDA（数据和时钟线）。这些引脚控制的设置由 &i2c3m0_xfer 绑定，表示 I2C3 控制器的第一个引脚复用配置。
#address-cells = <1>;：表示 I2C 总线上的每个设备地址占用一个单元（即 7 位 I2C 地址）。
#size-cells = <0>;：表示没有额外的大小单元，I2C 总线不需要指定额外的内存大小。

5. `mpu6050@68 { ... }`

这是 MPU6050 传感器 的配置节点，表示一个 I2C 从设备，地址为 0x68（通常是 MPU6050 的默认 I2C 地址）。
compatible = "fire,i2c_mpu6050";：表示该设备兼容 fire,i2c_mpu6050 驱动，fire 是自定义的厂商名，i2c_mpu6050 是设备驱动的名称。如果该行注释掉了另一个 compatible 选项（invensense,mpu6050），则设备会使用 fire 自定义的驱动，而不是 Invensense 提供的驱动。
reg = <0x68>;：表示 I2C 设备的地址为 0x68，这是 MPU6050 的默认地址（若 AD0 引脚接地，则地址为 0x68）。
status = "okay";：表示该设备是启用状态，可以被操作系统识别和使用。

总结：

这段设备树代码配置了 Rockchip RK3568 平台上的 I2C3 控制器 和连接在该总线上的 MPU6050 传感器。I2C3 控制器使用了 GPIO0_A0 和 GPIO0_A1 引脚作为 SDA 和 SCL，并且启用了 MPU6050 传感器，设备地址为 0x68。设备树中的 status = "okay"; 表示这些硬件组件都是启用状态，操作系统将能够正确识别并与它们通信。

在 I2C 通信中，许多设备（如 MPU6050）使用地址指针来选择要访问的寄存器。由于 I2C 总线是基于“主设备-从设备”通信模式的，每次读取数据时，通常需要遵循以下步骤：

1. 写入地址

在开始读取数据之前，必须告诉 MPU6050 你想读取哪个寄存器的值。为了实现这一点，必须先通过发送一个写操作，告诉 MPU6050 你希望访问的寄存器地址。这是因为 I2C 总线上的通信是基于地址的，而 MPU6050 并不知道你要读取哪个寄存器，所以首先必须通过写操作指定要访问的寄存器地址。

这里的写操作是一个单次写入操作，目的是将你想要访问的寄存器地址发送给 MPU6050。其操作步骤是：

发送设备地址（mpu6050_client->addr）
发送寄存器地址（address_data），即告诉 MPU6050 下一个要进行的读操作是从哪个寄存器开始的。

2. 读取数据

在写入了寄存器地址后，I2C 设备（如 MPU6050）会使用该地址作为基准，进行后续的数据读取操作。之后，通过发送一个读取操作，I2C 总线会从 MPU6050 读取数据。这个过程就不需要再次发送寄存器地址，只有数据的读取即可。

为什么需要每次都发送写地址？

寄存器地址的保持性：I2C 总线上的每个设备通常不会“记住”寄存器地址。一旦完成一次读操作，设备会回到初始状态。因此，每次进行数据读取时，必须重新发送一个写操作来指明你希望访问哪个寄存器。
MPU6050 工作原理：MPU6050 等传感器通常需要你告诉它要从哪个寄存器地址开始读取数据。I2C 协议本身没有持久化目标寄存器地址的机制，所以必须在每次读取时重新设置目标寄存器地址。

总结

每次调用 i2c_read_mpu6050 时，需要先发送一个写操作，设置目标寄存器地址（即寄存器指针），然后才能进行后续的数据读取。这是 I2C 通信协议的一个标准操作流程，用于确保读取的数据来自正确的寄存器。

mpu6050_read函数

/*字符设备操作函数集，.read函数实现*/
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{

    char data_H;
    char data_L;
    int error;
    short mpu6050_result[6]; //保存mpu6050转换得到的原始数据

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[0] = data_H << 8;
    mpu6050_result[0] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[1] = data_H << 8;
    mpu6050_result[1] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[2] = data_H << 8;
    mpu6050_result[2] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[3] = data_H << 8;
    mpu6050_result[3] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[4] = data_H << 8;
    mpu6050_result[4] += data_L;

    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_H, &data_H, 1);
    i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_L, &data_L, 1);
    mpu6050_result[5] = data_H << 8;
    mpu6050_result[5] += data_L;

    /*将读取得到的数据拷贝到用户空间*/
    error = copy_to_user(buf, mpu6050_result, cnt);

    if(error != 0)
    {
            printk("copy_to_user error!");
            return -1;
    }
    return 0;
}

这段代码是一个 字符设备的 read 函数实现，用于从 MPU6050 传感器 中读取加速度和陀螺仪数据，并将这些数据传递到用户空间。具体来说，它从 I2C 总线上读取 加速度计 和 陀螺仪 的原始数据，然后将这些数据通过 copy_to_user 复制到用户空间的缓冲区。

详细解析：

1. 函数签名：

c


复制编辑
static ssize_t mpu6050_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)

filp：指向文件操作结构体的指针，通常用于访问文件描述符相关的上下文信息。
buf：用户空间的缓冲区，函数的目标是将读取的数据存放到这个缓冲区。
cnt：请求读取的字节数，表示用户空间希望读取的数据量。
off：文件偏移量，通常用于多次读取时管理文件指针的位置，但在这个函数中没有使用。

2. 局部变量：

c复制编辑char data_H;
char data_L;
int error;
short mpu6050_result[6];

data_H 和 data_L：用来存储 MPU6050 传感器的高字节和低字节数据。
mpu6050_result[6]：一个数组，用来存储从 MPU6050 读取的原始数据。数组大小为 6，因为 MPU6050 有 3 个加速度计轴（X, Y, Z）和 3 个陀螺仪轴（X, Y, Z），每个轴的数据是 16 位（两个字节）。

3. 读取加速度计和陀螺仪数据：

c复制编辑i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_XOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[0] = data_H << 8;
mpu6050_result[0] += data_L;

使用 i2c_read_mpu6050 函数读取 MPU6050 的各个寄存器，ACCEL_XOUT_H 和 ACCEL_XOUT_L 分别是加速度计 X 轴的高字节和低字节。
将读取到的高字节 data_H 左移 8 位（变成高字节），然后与低字节 data_L 相加，形成 16 位的加速度值，并存入 mpu6050_result[0]。

这个过程对于每个加速度计和陀螺仪轴都重复：

c复制编辑i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_YOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[1] = data_H << 8;
mpu6050_result[1] += data_L;

i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, ACCEL_ZOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[2] = data_H << 8;
mpu6050_result[2] += data_L;

i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_XOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[3] = data_H << 8;
mpu6050_result[3] += data_L;

i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_YOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[4] = data_H << 8;
mpu6050_result[4] += data_L;

i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_H, &data_H, 1);
i2c_read_mpu6050(mpu6050_client, GYRO_ZOUT_L, &data_L, 1);
mpu6050_result[5] = data_H << 8;
mpu6050_result[5] += data_L;

每个轴（加速度计和陀螺仪）的数据都分别存储在 mpu6050_result 数组的对应位置（mpu6050_result[0] 到 mpu6050_result[5]）。

4. 将数据拷贝到用户空间：

c复制编辑error = copy_to_user(buf, mpu6050_result, cnt);
if(error != 0)
{
    printk("copy_to_user error!");
    return -1;
}

copy_to_user：该函数用于将内核空间的数据（mpu6050_result）复制到用户空间的缓冲区（buf）。复制的字节数由 cnt 决定。
●如果 copy_to_user 返回错误（error != 0），说明数据复制失败，函数打印错误信息并返回 -1。
5. 返回值：

c


复制编辑
return 0;

如果一切正常，函数返回 0，表示读取成功。

总结：

MPU6050 数据读取：该函数通过 I2C 从 MPU6050 传感器读取加速度计和陀螺仪的原始数据。每个轴的数据由两个字节（高字节和低字节）组成，并将这些数据合并成一个 16 位的数值存储在 mpu6050_result 数组中。
数据复制到用户空间：最后，函数将读取到的数据从内核空间复制到用户空间，通过 copy_to_user 完成。如果复制失败，函数会返回错误码 -1；否则返回 0 表示成功。

这个函数是字符设备驱动中的 read 操作，用于将设备中的数据传输到用户空间。

利用i2c读取寄存器数据

static int i2c_read_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, void *data, u32 length)
{
    int error = 0;
    u8 address_data = address;
    struct i2c_msg mpu6050_msg[2];

    /*设置读取位置i2c_msg*/
    mpu6050_msg[0].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
    mpu6050_msg[0].flags = 0;                                       //标记为发送数据
    mpu6050_msg[0].buf = &address_data;                     //写入的首地址
    mpu6050_msg[0].len = 1;                                         //写入长度

    /*读取i2c_msg*/
    mpu6050_msg[1].addr = mpu6050_client->addr; //mpu6050在 iic 总线上的地址
    mpu6050_msg[1].flags = I2C_M_RD;                        //标记为读取数据
    mpu6050_msg[1].buf = data;                                      //读取得到的数据保存位置
    mpu6050_msg[1].len = length;                            //读取长度

    error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, mpu6050_msg, 2);

    if (error != 2)
    {
            printk(KERN_DEBUG "\n i2c_read_mpu6050 error \n");
            return -1;
    }
    return 0;
}

1. 函数签名

c


复制编辑
static int i2c_read_mpu6050(struct i2c_client *mpu6050_client, u8 address, void *data, u32 length)

mpu6050_client：指向 I2C 客户端的结构体，表示与 MPU6050 设备相关的 I2C 客户端。这是与硬件设备通信的关键结构，包含了设备的地址、总线信息等。
address：MPU6050 设备中的寄存器地址，用于指定从哪里读取数据。
data：指向存储读取数据的缓冲区的指针。读取的数据将保存在这里。
length：指定要读取的字节数。

2. 局部变量

c复制编辑int error = 0;
u8 address_data = address;
struct i2c_msg mpu6050_msg[2];

error：用于存储 I2C 操作的返回值，判断是否成功。
address_data：存储要读取的寄存器地址，作为数据写入 I2C 总线时的地址。
mpu6050_msg[2]：I2C 消息数组，包含两个 I2C 消息。一个是写入消息，用于指定要读取的寄存器地址，另一个是读取消息，用于获取数据。

3. 设置写操作的 I2C 消息（写寄存器地址）

c复制编辑mpu6050_msg[0].addr = mpu6050_client->addr;  // MPU6050 在 I2C 总线上的地址
mpu6050_msg[0].flags = 0;  // 标记为发送数据
mpu6050_msg[0].buf = &address_data;  // 写入的寄存器地址
mpu6050_msg[0].len = 1;  // 写入长度为 1 字节

mpu6050_msg[0].addr：设置要与其通信的 I2C 设备的地址，即 MPU6050 的 I2C 地址。
mpu6050_msg[0].flags：设置消息的标志为 0，表示这是一个 写操作（默认是写）。
mpu6050_msg[0].buf：设置缓冲区为 address_data，即要写入的寄存器地址。
mpu6050_msg[0].len：设置写操作的长度为 1 字节，因为 address 是一个字节。

4. 设置读操作的 I2C 消息（读取数据）

c复制编辑mpu6050_msg[1].addr = mpu6050_client->addr;  // MPU6050 在 I2C 总线上的地址
mpu6050_msg[1].flags = I2C_M_RD;  // 标记为读取数据
mpu6050_msg[1].buf = data;  // 读取的数据将保存在 data 缓冲区
mpu6050_msg[1].len = length;  // 读取长度为 length 字节

mpu6050_msg[1].addr：与 mpu6050_msg[0].addr 相同，表示 MPU6050 的 I2C 地址。
mpu6050_msg[1].flags：设置为 I2C_M_RD，表示这是一个 读操作。
mpu6050_msg[1].buf：设置为 data，读取的数据将存储在这个缓冲区中。
mpu6050_msg[1].len：设置读取的字节数为 length。

5. 执行 I2C 操作

c


复制编辑
error = i2c_transfer(mpu6050_client->adapter, mpu6050_msg, 2);

i2c_transfer：执行 I2C 操作，传入的参数为：

- mpu6050_client->adapter：I2C 适配器，表示实际的 I2C 总线。
- mpu6050_msg：I2C 消息数组，包含两个消息：一个写操作和一个读操作。
- 2：表示有两个消息（写一个寄存器地址，读数据）。

该函数会依次执行写操作（写寄存器地址）和读操作（读取数据）。

6. 检查操作是否成功

c复制编辑if (error != 2)
{
    printk(KERN_DEBUG "\n i2c_read_mpu6050 error \n");
    return -1;
}

i2c_transfer 返回的是成功传输的消息数量。如果成功传输了两个消息（一个写操作和一个读操作），返回值应该是 2。
如果返回值不等于 2，说明 I2C 操作失败，函数会输出错误信息，并返回 -1。

7. 返回成功

c


复制编辑
return 0;

如果 I2C 操作成功，函数返回 0，表示成功读取数据。

总结：

i2c_read_mpu6050 函数的作用是通过 I2C 协议从 MPU6050 传感器 中读取数据。
它首先通过写操作将目标寄存器地址（address）发送给 MPU6050，然后通过读操作从该寄存器读取指定长度的数据。
读取的数据保存在传入的 data 缓冲区中，最后通过 i2c_transfer 执行 I2C 操作。
函数检查操作是否成功，如果失败，则返回 -1，成功则返回 0。

这个函数是与 MPU6050 传感器通信的基础 I2C 操作，适用于读取传感器的各种数据（如加速度计和陀螺仪数据）。

SPI

脑启社区

脑启社区是一个专注类脑智能领域的开发者社区。欢迎加入社区，共建类脑智能生态。社区为开发者提供了丰富的开源类脑工具软件、类脑算法模型及数据集、类脑知识库、类脑技术培训课程以及类脑应用案例等资源。

更多推荐

医学交叉会议！EI检索！2026年人工智能与健康信息学国际学术会议（AIHI 2026）

脑启社区

图解人工智能（98）人工智能前沿-走向未来

脑启社区

人形机器人端到端学习及实现的技术途径：Optimus的纯视觉BEV+Transformer方案、RT-2模型跨模态迁移能力测试（上）

脑启社区

所有评论(0)

查看更多评论

森G

@qq_38753888

已为社区贡献1条内容

82、源码剖析和实现--------行车安全记录系统

森G

源码剖析和实现

安装Flask框架

路由概念

opencv和摄像头

OpenCV简介

安装opencv

摄像头基础操作

1. 摄像头初始化和释放

视频的构成

生成器

协程

Arm部署

登陆开发板

系统的根目录扩容

提供wifi驱动和连接wifi网络

提供WIFI驱动

让开发板联网（连接WIFI）

将代码传输到板子上

安装必要的库

后期集成驱动

参考文档

源码分析

1. MPU6050 寄存器地址宏定义：

2. I2C 相关设置宏定义：

总结：

i2c设备树

1. i2c3: i2c@fe5c0000 { ... }：

2. compatible = "rockchip,rk3399-i2c";

3. reg = <0x0 0xfe5c0000 0x0 0x1000>;

4. clocks = <&cru CLK_I2C3>, <&cru PCLK_I2C3>;

5. clock-names = "i2c", "pclk";

6. interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

7. pinctrl-names = "default";

8. pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;

9. #address-cells = <1>;

10. #size-cells = <0>;

11. status = "disabled";

总结：

pinctrl复用

1. i2c3 { ... }

2. i2c3m0_xfer: i2c3m0-xfer { ... }

引脚配置：

3. i2c3m1_xfer: i2c3m1-xfer { ... }

引脚配置：

总结：

设备树

1. /dts-v1/;

2. /plugin/;

3. #include <dt-bindings/...>

4. &i2c3 { ... }

5. mpu6050@68 { ... }

总结：

1. 写入地址

2. 读取数据

为什么需要每次都发送写地址？

总结

mpu6050_read函数

详细解析：

1. 函数签名：

2. 局部变量：

3. 读取加速度计和陀螺仪数据：

4. 将数据拷贝到用户空间：

总结：

利用i2c读取寄存器数据

1. 函数签名

2. 局部变量

3. 设置写操作的 I2C 消息（写寄存器地址）

4. 设置读操作的 I2C 消息（读取数据）

5. 执行 I2C 操作

6. 检查操作是否成功

7. 返回成功

总结：

SPI

所有评论(0)

温馨提示：您尚未绑定手机号

森G

1. `i2c3: i2c@fe5c0000 { ... }`：

2. `compatible = "rockchip,rk3399-i2c";`

3. `reg = <0x0 0xfe5c0000 0x0 0x1000>;`

4. `clocks = <&cru CLK_I2C3>, <&cru PCLK_I2C3>;`

5. `clock-names = "i2c", "pclk";`

6. `interrupts = <GIC_SPI 49 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;`

7. `pinctrl-names = "default";`

8. `pinctrl-0 = <&i2c3m0_xfer>;`

9. `#address-cells = <1>;`

10. `#size-cells = <0>;`

11. `status = "disabled";`

1. `i2c3 { ... }`

2. `i2c3m0_xfer: i2c3m0-xfer { ... }`

3. `i2c3m1_xfer: i2c3m1-xfer { ... }`

1. `/dts-v1/;`

2. `/plugin/;`

3. `#include <dt-bindings/...>`

4. `&i2c3 { ... }`

5. `mpu6050@68 { ... }`