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I2C设备函数整理

发布于 2020-03-19 10:18:34 浏览：1669 订阅该版

[tocm]

* 本帖最后由 水蜜桃菌 于 2020-3-19 10:19 编辑 *

#### I2C设备
I2C（Inter Integrated Circuit）总线是 PHILIPS 公司开发的一种半双工、双向二线制同步串行总线。I2C 总线传输数据时只需两根信号线，一根是双向数据线 SDA（serial data），另一根是双向时钟线 SCL（serial clock）。
开始条件： SCL 为高电平时，主机将 SDA 拉低，表示数据传输即将开始。
从机地址： 主机发送的第一个字节为从机地址，高 7 位为地址，最低位为 R/W 读写控制位，1 表示读操作，0 表示写操作。一般从机地址有 7 位地址模式和 10 位地址模式两种，如果是 10 位地址模式，第一个字节的头 7 位 是 11110XX 的组合，其中最后两位（XX）是 10 位地址的两个最高位，第二个字节为 10 位从机地址的剩下8位；

|函数|        描述|定义|返回值|注意|
|:-----|:-------|:-------|:-------|:-------|
|rt_device_find()|根据 I2C 总线设备名称查找设备获取设备句柄|rt_device_t rt_device_find(const char* name);|设备句柄（查找到对应设备将返回相应的设备句柄）/RT_NULL        （没有找到相应的设备对象）|
|rt_i2c_transfer()|传输数据|rt_size_t rt_i2c_transfer(struct rt_i2c_bus_device * bus,struct rt_i2c_msg    msgs[],rt_uint32_t     num);|消息数组的元素个数（成功）/错误码（失败）|此函数会调用 rt_mutex_take(), 不能在中断服务程序里面调用，会导致 assertion 报错。|

```c 
//I2C消息数据结构
struct rt_i2c_msg
{
    rt_uint16_t addr;    /* 从机地址 */
    rt_uint16_t flags;   /* 读、写标志等 */
    rt_uint16_t len;     /* 读写数据字节数 */
    rt_uint8_t  *buf;    /* 读写数据缓冲区指针　*/
}

//标志 flags 可取值为以下宏定义，根据需要可以与其他宏使用位运算 “|” 组合起来使用。
#define RT_I2C_WR 0x0000 /* 写标志 */
#define RT_I2C_RD (1u << 0) /* 读标志 */
#define RT_I2C_ADDR_10BIT (1u << 2) /* 10 位地址模式 */
#define RT_I2C_NO_START (1u << 4) /* 无开始条件 */
#define RT_I2C_IGNORE_NACK (1u << 5) /* 忽视 NACK */
#define RT_I2C_NO_READ_ACK (1u << 6) /* 读的时候不发送 ACK */
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
//实例
/*
 * 程序清单：这是一个 I2C 设备使用例程
 * 例程导出了 i2c_aht10_sample 命令到控制终端
 * 命令调用格式：i2c_aht10_sample i2c1
 * 命令解释：命令第二个参数是要使用的I2C总线设备名称，为空则使用默认的I2C总线设备
 * 程序功能：通过 I2C 设备读取温湿度传感器 aht10 的温湿度数据并打印
*/

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

#define AHT10_I2C_BUS_NAME          "i2c1"  /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define AHT10_ADDR                  0x38    /* 从机地址 */
#define AHT10_CALIBRATION_CMD       0xE1    /* 校准命令 */
#define AHT10_NORMAL_CMD            0xA8    /* 一般命令 */
#define AHT10_GET_DATA              0xAC    /* 获取数据命令 */

static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL;     /* I2C总线设备句柄 */
static rt_bool_t initialized = RT_FALSE;                /* 传感器初始化状态 */

/* 写传感器寄存器 */
static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t *data)
{
    rt_uint8_t buf[3];
    struct rt_i2c_msg msgs;

buf[0] = reg; //cmd
    buf[1] = data[0];
    buf[2] = data[1];

msgs.addr = AHT10_ADDR;
    msgs.flags = RT_I2C_WR;
    msgs.buf = buf;
    msgs.len = 3;

/* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    }
}

/* 读传感器寄存器数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
    struct rt_i2c_msg msgs;

msgs.addr = AHT10_ADDR;
    msgs.flags = RT_I2C_RD;
    msgs.buf = buf;
    msgs.len = len;

/* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    }
}

static void read_temp_humi(float *cur_temp, float *cur_humi)
{
    rt_uint8_t temp[6];

write_reg(i2c_bus, AHT10_GET_DATA, 0);      /* 发送命令 */
    rt_thread_mdelay(400);
    read_regs(i2c_bus, 6, temp);                /* 获取传感器数据 */

/* 湿度数据转换 */
 *cur_humi = (temp[1] << 12 | temp[2] << 4 | (temp[3] & 0xf0) >> 4) * 100.0 / (1 << 20);
 /* 温度数据转换 */
 *cur_temp = ((temp[3] & 0xf) << 16 | temp[4] << 8 | temp[5]) * 200.0 / (1 << 20) - 50;
}

static void aht10_init(const char *name)
{
    rt_uint8_t temp[2] = {0, 0};

/* 查找I2C总线设备，获取I2C总线设备句柄 */
    i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device *)rt_device_find(name);

if (i2c_bus == RT_NULL)
 {
 rt_kprintf("can't find %s device! ", name);
 }
 else
 {
 write_reg(i2c_bus, AHT10_NORMAL_CMD, temp);
 rt_thread_mdelay(400);

temp[0] = 0x08;
        temp[1] = 0x00;
        write_reg(i2c_bus, AHT10_CALIBRATION_CMD, temp);
        rt_thread_mdelay(400);
        initialized = RT_TRUE;
    }
}

static void i2c_aht10_sample(int argc, char *argv[])
{
    float humidity, temperature;
    char name[RT_NAME_MAX];

humidity = 0.0;
    temperature = 0.0;

if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(name, AHT10_I2C_BUS_NAME, RT_NAME_MAX);
    }

if (!initialized)
    {
        /* 传感器初始化 */
        aht10_init(name);
    }
    if (initialized)
    {
        /* 读取温湿度数据 */
        read_temp_humi(&temperature, &humidity);

rt_kprintf("read aht10 sensor humidity : %d.%d %% ", (int)humidity, (int)(humidity * 10) % 10);
 if( temperature >= 0 )
 {
 rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C ", (int)temperature, (int)(temperature * 10) % 10);
 }
 else
 {
 rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C ", (int)temperature, (int)(-temperature * 10) % 10);
 }
 }
 else
 {
 rt_kprintf("initialize sensor failed! ");
 }
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(i2c_aht10_sample, i2c aht10 sample);
```