【分享】使用RT-Thread I2C 设备框架读取光环境传感器BH1750

发布于 2019-09-18 10:25:53 浏览：3212 订阅该版

[tocm]

* 本帖最后由 Mculover666 于 2019-9-18 10:27 编辑 *

# 1. 裸机HAL驱动
裸机驱动可以参考我的博客：[【STM32Cube_14】使用硬件I2C读写环境光强度传感器（BH1750）](https://www.mculover666.cn/2019/08/04/2-STM32Cube/【STM32Cube-14】使用硬件I2C读取环境光强度传感器数据（BH1750）/)。
# 2. menuconfig 配置说明

在小熊派开发板的BSP中(`rt-thread\bsp\stm32\stm32l431-iotclub-bearpi`)右键，选择`ConEmu Here`，输入 `menuconfig` 打开 menuconfig 配置工具：

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## 2.1. 开启 IIC 硬件（软件模拟IIC）

进入 `Hardware Drivers Config → On-chip Peripheral Drivers` 配置，然后开启 IIC 硬件外设驱动：

![FastAdmin](http://mculover666.cn/image/20190916/sY9snpeuJ8Co.png)

## 2.2. 开启 RT-Thread 通用IIC设备驱动框架（I/O设备管理层）

>在上一步中使能 IIC 硬件后，**配置工具会自动开启使用通用 IIC 设备驱动框架**，这里仅仅是为了演示如何手动开启！

进入`RT-Thread Components → Device Drivers` 配置，可以看到 RT-Thread 通用 IIC 设备驱动已经开启：

![FastAdmin](http://mculover666.cn/image/20190916/4oeclvVMjNRJ.png)

## 2.3. 保存配置退出并生成工程

UART硬件驱动层和 RT-Thread IIC 设备管理层已经开启，接下来保存配置退出，然后使用如下命令生成工程，在 MDK 中编写用户层代码
```
scons --target=mdk5
```
# 3. 检查 IIC 设备是否成功注册

打开生成的 MDK 工程即可看到相关的文件：

![FastAdmin](http://mculover666.cn/image/20190916/MNu3zfh0NPta.png)

然后编译整个工程，下载到开发板中，在串口终端可以看到RT-Thread打印的信息。

在串口终端中输入 `list_device` 查看当前注册到内核的设备：

![FastAdmin](http://mculover666.cn/image/20190916/qe3N5Olticll.png)

# 4. 调用 API 编写应用层代码

## 4.1. I/O 设备驱动框架提供的API

>API 参考自RT-Thread官方文档！

应用程序通过 RT-Thread提供的 I/O 设备管理框架提供的 API 来访问IIC硬件，这些 API 存放在`rt-thread\components\drivers\include\drivers\i2c.h` 文件中，所以**要想使用这些 API， 首先要包含头文件**：
```c
#include <rtdevice.h>
```
提供的API列表如下：

其中，重点是 API `rt_i2c_transfer`，其说明如下：

API原型：
```c
rt_size_t rt_i2c_transfer(struct rt_i2c_bus_device *bus,
                          struct rt_i2c_msg         msgs[],
                          rt_uint32_t               num);
```
参数说明：

|参数        |描述|
|:--:|:--:|
|bus        |I2C 总线设备句柄|
|msgs[]        |待传输的消息数组指针|
|num        |消息数组的元素个数|
|返回值        |——|
|消息数组的元素个数|        成功|
|错误码        |失败|

I2C 消息数据结构原型如下：
```c
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　*/
}
```
从机地址支持7位或者10位，默认是** 7 位**，并且**不包括读写位**，读写位控制需修改标志 flags。

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：
```c
#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 */
```

## 4.2. 读取BH1750数据

### 实验代码
```c
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

#define BH1750_I2C_BUS_NAME         "i2c1"   /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define BH1750_ADDR                  0x23    /* 从机地址 */

typedef enum
{
        POWER_OFF_CMD      =        0x00,        //断电：无激活状态
        POWER_ON_CMD       =        0x01,        //通电：等待测量指令
        RESET_REGISTER      =        0x07,        //重置数字寄存器（在断电状态下不起作用）
        CONT_H_MODE           =        0x10,        //连续H分辨率模式：在11x分辨率下开始测量，测量时间120ms
        CONT_H_MODE2         =        0x11,        //连续H分辨率模式2：在0.51x分辨率下开始测量，测量时间120ms
        CONT_L_MODE            =        0x13,        //连续L分辨率模式：在411分辨率下开始测量，测量时间16ms
        ONCE_H_MODE           =        0x20,        //一次高分辨率模式：在11x分辨率下开始测量，测量时间120ms，测量后自动设置为断电模式
        ONCE_H_MODE2         =        0x21,        //一次高分辨率模式2：在0.51x分辨率下开始测量，测量时间120ms，测量后自动设置为断电模式
        ONCE_L_MODE            =        0x23        //一次低分辨率模式：在411x分辨率下开始测量，测量时间16ms，测量后自动设置为断电模式
} BH1750_MODE;

static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL;     /* I2C总线设备句柄 */

/**
 * @brief        向BH1750发送一条指令
 * @param        cmd —— BH1750工作模式指令（在BH1750_MODE中枚举定义）
 * @retval        成功返回RT_EOK
*/
rt_err_t BH1750_Send_Cmd(BH1750_MODE cmd)
{
    struct rt_i2c_msg msgs;
    
    msgs.addr = BH1750_ADDR;
    msgs.flags = RT_I2C_WR;
    msgs.len = 1;
    msgs.buf = (rt_uint8_t*)&cmd;
    
    /* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 1) == 1)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    }
}
/**
 * @brief        从BH1750接收一次光强数据
 * @param        dat —— 存储光照强度的地址（两个字节数组）
 * @retval        成功 —— 返回RT_EOK
*/
rt_err_t BH1750_Read_Dat(rt_uint8_t* dat)
{
    struct rt_i2c_msg msgs;
    
    msgs.addr = BH1750_ADDR;
    msgs.flags = RT_I2C_RD;
    msgs.len = 2;
    msgs.buf = dat;

/* 调用I2C设备接口传输数据 */
    if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 2) == 2)
    {
        return RT_EOK;
    }
    else
    {
        return -RT_ERROR;
    } 
}
/**
 * @brief        将BH1750的两个字节数据转换为光照强度值（0-65535）
 * @param        dat  —— 存储光照强度的地址（两个字节数组）
 * @retval        成功 —— 返回光照强度值
*/
rt_uint16_t BH1750_Dat_To_Lux(rt_uint8_t* dat)
{
        rt_uint16_t lux = 0;
        lux = dat[0];
        lux <<= 8;
        lux += dat[1];
        lux = (int)(lux / 1.2);
        
        return lux;
}

void i2c_bh1750_example_entry(void *parameter)
{
    rt_uint8_t dat[2] = {0};                //dat[0]是高字节，dat[1]是低字节
     
    /* 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(BH1750_I2C_BUS_NAME);
    
    if(i2c_bus == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("can't find %s device!<br>", BH1750_I2C_BUS_NAME);
    }
    while(1)
    {
        /* 发送命令设置模式 */
        BH1750_Send_Cmd(ONCE_H_MODE);
        
        /* 等待数据转换完成 */
        rt_thread_mdelay(150);
        
        /* 读取数据 */
        BH1750_Read_Dat(dat);
        
        /* 转换数据并打印 */
        rt_kprintf("current: %5d lux<br>", BH1750_Dat_To_Lux(dat));
        
        rt_thread_mdelay(1000);
    }
}
int i2c_bh1750_example(void)
{
    rt_thread_t tid;    //线程句柄
    
    tid = rt_thread_create("bh1750_thread",
                            i2c_bh1750_example_entry,
                            RT_NULL,
                            512,
                            9,
                            10);
   if(tid != RT_NULL)
   {
        //线程创建成功，启动线程
        rt_thread_startup(tid);
   }
   
   return 0;

}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(i2c_bh1750_example, i2c bh1750 example);

```

### 实验结果

![FastAdmin](http://mculover666.cn/image/20190917/7xYlFgxd9VK3.png)