【linux】i2c使用分析&源码实战

2022-04-24 07:09:54

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前言

  • 目前不涉及驱动源码
  • 原文

1. 设备检查命令

1.1 查看I2C驱动

  • 命令：ls /sys/bus/i2c/devices 用于查看系统上存在的 I2C 总线

1.2 i2c-tools

  • i2c-tools，安装 i2c-tools 方便调试 i2c设备

1.2.1 I2C-detect安装

  • 使用命令：sudo apt install i2c-tools -y 安装 i2c-tools
  • 安装后可以使用命令：i2cdetect、i2cdump、i2cset 和 i2cget

1.2.2 i2cdetect 命令

  • i2cdetect
    • 用于扫描 I2C 总线上的设备
  • 语法
    • i2cdetect [-y] [-a] [-q|-r] i2cbus [first last]
    • 参数
      • y：关闭交互模式，使用该参数时，不会提示警告信息。
      • a：扫描总线上的所有设备
      • q：使用SMBus的“quick write”命令进行检测，不建议使用该参数
      • r：使用SMBus的“receive byte”命令进行检测，不建议使用该参数
      • i2cbus：指定i2c总线的编号
      • first、last：扫描的地址范围
    • 返回值
      • ‘-‘：表示该地址被检测，但是没有芯片应答
      • ‘UU‘：表示该地址当前由内核驱动程序使用
      • ‘**‘：** 表示以16进制表示的设备地址编号，如“68”
  • 例子：
    • i2cdetect -a 0
      • i2cdetect：i2cdetect命令
      • -a：总线上所有设备
      • 0：标号为 0 的 I2C，即是 I2C 1。
    • 【linux】i2c使用分析&源码实战
    • 上图中扫描出存在设备地址为 0x1e 和 0x68 的设备。
    • i2cdetect -F i2cbus：查询 i2c 总线的功能，参数 i2cbus 表示 i2c 总线（看上）
    • i2cdetect -V：打印软件的版本号
    • i2cdetect -l：检测当前系统有几组 i2c 总线

1.2.3 i2cget 命令

  • i2cget
    • 用于读取 I2C 设备的某个寄存器的值
  • 语法
    • i2cget [-f] [-y] i2cbus chip-address [data-address [mode]]
    • 参数
      • f：强制访问
      • y：关闭交互模式，使用该参数时，不会提示警告信息
      • i2cbus：指定 I2C 总线的编号
      • chip-address：I2C 设备地址
      • data-address：I2C 寄存器地址
      • mode：指定读取的大小， 可以是b, w, s或i，分别对应了字节，字，SMBus块, I2C块

1.2.4 i2cset 命令

  • i2cset
    • 写入指定 I2C 设备的某个寄存器的值
  • 语法
    • i2cset [-f] [-y] [-m mask] [-r] i2cbus chip-address data-address [value] … [mode]
    • 参数
      • f：强制访问
      • y：关闭交互模式，使用该参数时，不会提示警告信息
      • m：
      • r：写入后立即回读寄存器值，并将结果与写入的值进行比较
      • i2cbus：指定 I2C 总线的编号
      • chip-address：I2C 设备地址
      • data-address：I2C 寄存器地址
      • value：要写入的值
      • mode：指定读取的大小， 可以是b, w, s或i，分别对应了字节，字，SMBus块, I2C块

1.2.5 i2cdump 命令

  • i2cdump
    • 读取指定设备的全部寄存器的值
  • 语法
    • i2cdump [-f] [-r first-last] [-y] i2cbus address [mode [bank [bankreg]]]
    • 参数
      • r：指定寄存器范围，只能扫描从 first 到 last 区域
      • f：强制访问设备
      • y：关闭人机交互模式
      • i2cbus：指定 I2C 总线的编号
      • address：指定设备地址
      • mode：指定读取的大小， 可以是b, w, s或i，分别对应了字节，字，SMBus块, I2C块
  • 例子
    • i2cdump -V：打印软件的版本号

2. 源码实战

  • 采用MPU6050设备进行实验
  • 步骤：
    • 先编写基础的 I2C 基础函数
    • 编写 MPU6050 初始化函数和关闭设备文件函数
    • 编写获取 MPU6050 数据函数
    • 编写业务函数

2.1 编写 bsp_mpu6050.h 文件

  • 编写好 MPU6050 需要的宏
  • extern 外部函数
/** @file         bsp_mpu6050.h
 *  @brief        简要说明
 *  @details      详细说明
 *  @author       lzm
 *  @date         2020-11-28 19:22:20
 *  @version      v1.0
 *  @copyright    Copyright By lizhuming, All Rights Reserved
 *
 **********************************************************
 *  @LOG 修改日志:
 **********************************************************
*/
#ifndef _BSP_MPU6050_H_ 
#define _BSP_MPU6050_H_
/* 宏 */
#define SMPLRT_DIV                                  0x19
#define CONFIG                                      0x1A
#define GYRO_CONFIG                                 0x1B
#define ACCEL_CONFIG                                0x1C
#define ACCEL_XOUT_H                                0x3B
#define ACCEL_XOUT_L                                0x3C
#define ACCEL_YOUT_H                                0x3D
#define ACCEL_YOUT_L                                0x3f
#define ACCEL_ZOUT_H                                0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L                                0x40
#define TEMP_OUT_H                                  0x41
#define TEMP_OUT_L                                  0x42
#define GYRO_XOUT_H                                 0x43
#define GYRO_XOUT_L                                 0x44
#define GYRO_YOUT_H                                 0x45
#define GYRO_YOUT_L                                 0x46
#define GYRO_ZOUT_H                                 0x47
#define GYRO_ZOUT_L                                 0x48
#define PWR_MGMT_1                                  0x6B
#define WHO_AM_I                                    0x75
#define SlaveAddress                                0xD0
#define Address                                     0x68                  //MPU6050地址
#define I2C_RETRIES                                 0x0701
#define I2C_TIMEOUT                                 0x0702
#define I2C_SLAVE                                   0x0703       //IIC从器件的地址设置
#define I2C_BUS_MODE                                0x0780
/* 类型转换 */
typedef unsigned char uint8_t;
/* 函数 */
uint8_t mpu6050_init(char * i2cDev);
void    mpu6050_close(void);
short   getData(unsigned char regAddr);
#endif /* #define _BSP_MPU6050_H_ */

2.2 编写 bsp_mpu6050.c 文件

  • bsp_mpu6050.c
  • 编写 I2C 读写函数
  • 编写 MPU6050 设备初始化函数及关闭文件函数
  • 编写获取 MPU6050 设备寄存器数据函数

/** @file         bsp_mpu6050.c
 *  @brief        简要说明
 *  @details      详细说明
 *  @author       lzm
 *  @date         2020-11-28 19:20:20
 *  @version      v1.0
 *  @copyright    Copyright By lizhuming, All Rights Reserved
 *
 **********************************************************
 *  @LOG 修改日志:
 **********************************************************
*/
/* 头文件 */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/time.h>
#include "bsp_mpu6050.h"
/* 设备句柄 */
int i2cFd; // i2c设备句柄
/**
  * @brief  i2c 写
  * @param  fd：i2c设备句柄
  * @param  regAddr：寄存器地址
  * @param  val：需要写入的值
  * @retval 0：写入成功
  * @retval -1：写入失败
  * @author lzm
  */
static uint8_t i2c_write(int fd, uint8_t regAddr, uint8_t val)
{
    int cnt; // 写入失败后，重复写入的次数
    uint8_t data[2]; // data[0]为寄存器地址，data[1]为需要写入的值
    data[0] = regAddr;
    data[1] = val;
    for(cnt=5; cnt>0; cnt--)
    {
        if(write(fd, data, 2) == 2)
            return 0; // 写入成功
    }
    return -1; // 写入失败
}
/**
  * @brief  i2c 读
  * @param  fd：i2c设备句柄
  * @param  regAddr：寄存器地址
  * @param  val：读取到数据保存的地方
  * @retval 0：读取成功
  * @retval -1：读取失败
  * @author lzm
  */
static uint8_t i2c_read(int fd, uint8_t regAddr, uint8_t * val)
{
    int cnt; // 读取失败后，重新读取的次数
    for(cnt=5; cnt>0; cnt--)
    {
        if(write(fd, &regAddr, 1) == 1)
        {
            if(read(fd, val, 1) == 1)
                return 0;
        }
    }
    return -1;
}
/**
  * @brief  mpu6050初始化
  * @param  i2cDev
  * @retval 1:初始化成功
  * @retval 0:初始化失败
  * @author lzm
  */
uint8_t mpu6050_init(char * i2cDev)
{
    i2cFd = open(i2cDev, O_RDWR); // 打开i2c设备文件
    if(i2cFd < 0)
    {
        printf("Can‘t open %s!\n", i2cDev);
        exit(1);
    }
    printf("Open %s success!", i2cDev);
    if(ioctl(i2cFd, I2C_SLAVE, Address) < 0)
    {
        printf("fail to set i2c device slave address!");
        close(i2cFd); // 关闭i2c设备文件
        return -1;
    }
    printf("set slave address to 0x%x success!", Address);
    i2c_write(i2cFd, PWR_MGMT_1, 0X00);
    i2c_write(i2cFd, SMPLRT_DIV, 0X07);
    i2c_write(i2cFd, CONFIG, 0X06);
    i2c_write(i2cFd, ACCEL_CONFIG, 0X01);
    return 1;
}
/**
  * @brief  关闭设备文件
  * @param  
  * @retval 
  * @author lzm
  */
void mpu6050_close(void)
{
    close(i2cFd);
}
/**
  * @brief  获取数据
  * @param  regAddr:寄存器地址
  * @retval 获取到的数据
  * @author lzm
  */
short getData(unsigned char regAddr)
{
    char chH; // 高字节
    char chL; // 低字节
    i2c_read(i2cFd, regAddr, &chH);
    usleep(1000);
    i2c_read(i2cFd, regAddr, &chL);
    return ((chH << 8) + chL);
}

2.3 编写 main.c 文件

  • 编写业务函数

/** @file         main.c
 *  @brief        简要说明
 *  @details      详细说明
 *  @author       lzm
 *  @date         2020-11-28 19:18:20
 *  @version      v1.0
 *  @copyright    Copyright By lizhuming, All Rights Reserved
 *
 **********************************************************
 *  @LOG 修改日志:
 **********************************************************
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/time.h>
#include "mpu6050/bsp_mpu6050.h"
int main(int argc, char * argv[])
{
    /* 程序开始标语 */
    printf("This is a mpu6050 test!\n");
    /* 初始化 MCPU6050 */
    mpu6050_init("/dev/i2c-0");
    sleep(1);
    /* mpu6050 应用测试 */
    while(1)
    {
        printf("get mpu6050 data!\n");
        usleep(1000 * 100);
        printf("ACCE_X:%6d\n ", getData(ACCEL_XOUT_H));
        usleep(1000 * 100);
        printf("ACCE_Y:%6d\n ", getData(ACCEL_YOUT_H));
        usleep(1000 * 100);
        printf("ACCE_Z:%6d\n ", getData(ACCEL_ZOUT_H));
        usleep(1000 * 100);
        printf("GYRO_X:%6d\n ", getData(GYRO_XOUT_H));
        usleep(1000 * 100);
        printf("GYRO_Y:%6d\n ", getData(GYRO_YOUT_H));
        usleep(1000 * 100);
        printf("GYRO_Z:%6d\n\n ", getData(GYRO_ZOUT_H));
        sleep(1);
    }
    /* 退出 mpu6050 */
    mpu6050_close();
}

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