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I2C

配置引脚

找到板子上的i2c引脚

为了方便查找,我们加入了一个显示功能引脚位置的功能,运行以下命令,查看板子的40pin引脚上有几个可用i2c

gpio pin i2c

查看i2c引脚位置

启用i2c

我们使用set-device指令来使能/关闭指定设备的底层驱动,使能后,引脚就会由gpio模式切换为对应的引脚复用功能。(配置后要重启才能生效)

首先查看各设备的状态

set-device status

查看各设备状态

运行指令启用i2c1,注意要重启后才能生效

sudo set-device enable i2c1

重启后查看引脚状态,可以看到3和5都处于alt5了 引脚alt正确

并且存在/dev/i2c-1这个文件,因为后续我们需要通过操作这个文件来控制i2c通讯 i2c1节点存在

i2c读写程序

linux下一切皆是文件。而i2c1也被抽象为/dev/i2c-1这个文件。通过open打开它,用ioctl触发读写,close关闭文件。

1. 打开文件

linux下一切皆是文件,先使用open函数打开我们要操作的设备对应文件,获取文件描述符。

需要这些头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

open设备节点

    int fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
perror("Fail to Open\n");
return -1;
}

2. i2c_msg

linux下操作i2c不是使用write和read函数,而是使用一个i2c_msg结构体来配置从i2c从起始到停止之间要做的内容。

  • addr: 目标地址
  • flags: 读还是写
  • buf : buf的地址,根据flags是读还是写,会在地址帧发送后,将其内容发送出去,或是读取总线内容存放进来。
  • len : buf的大小

i2c_msg_struct

3. 向i2c总线写

从德州仪器那下载的i2c时序图↓ i2c写时序

加入我现在想往地址是0x3c的设备上,把寄存器0x01赋值为0x55,那msg结构体的设置就该如下。addrflags共同决定第一帧地址帧的内容。因为flags是写,所以在地址帧发送完后,会将buf的内容依次发送出去。

首先,需要这些头文件

#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c-dev.h>

uint8_t addr = 0x3c;
uint8_t reg = 0x01;
uint8_t value = 0x55;

uint8_t buf[2];
buf[0] = reg; //寄存器
buf[1] = value; //数据

struct i2c_msg msg;
msg.addr = addr; //目标地址
msg.flags = 0; //读写标志
msg.len = 2; //buf长度
msg.buf = buf;

编写完msg后,还需要创建i2c_rdwr_ioctl_data结构体,写清楚本次i2c通信要处理几个msg,然后用ioctl函数触发一次i2c通信。

    struct i2c_rdwr_ioctl_data data;
data.msgs = &msg;
data.nmsgs = 1;

int ret = ioctl(fd, I2C_RDWR, &data);
if (ret < 0)
printf("i2c write failed");
return ret;

4. 从i2c总线读

从德州仪器那下载的i2c时序图↓ i2c读时序

我现在想往地址是0x3c的设备上,读取寄存器0x01的值.

根据时序图,需要两个msg,第一个msg是写,地址帧后只跟寄存器编号。第二个msg是读,地址帧发完就是从机将该寄存器的内容返回。

    uint8_t addr = 0x3c;
uint8_t reg = 0x01;
uint8_t value;

struct i2c_msg msgs[2];
msgs[0].addr = addr;
msgs[0].flags = 0;
msgs[0].len = 1;
msgs[0].buf = &reg;

msgs[1].addr = addr;
msgs[1].flags = I2C_M_RD;
msgs[1].len = 1;
msgs[1].buf = &value;

编写完msg后,还需要创建i2c_rdwr_ioctl_data结构体,写清楚本次i2c通信要处理几个msg,然后用ioctl函数触发一次i2c通信。

    struct i2c_rdwr_ioctl_data data;
data.msgs = msgs;
data.nmsgs = 2;

int res = ioctl(fd, I2C_RDWR, &data);
if (res < 0)
printf("Read failed\n");

return res;

5. 关闭文件

每次open后记得调用close来手动关闭,不然文件描述符会保留直到程序关闭。而系统限制单个程序最大只能同时打开1024个文件,如果程序不停的open却不close,没一会就要报错退出了。

close(fd);

示例-从mlx90614中读取温度数据

mlx90614

首先阅读mlx90614的手册,查看他的读写时序↓

i2c读时序

根据手册给的时序,这里要创建两个msg,第一个是写,buf内存放读取温度的命令0x07。第二个是读,连续3个字节,其中前两个是温度数据。再加上mlx90614的地址是0,最后代码如下

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c-dev.h>


#define DEV_I2C "/dev/i2c-1"

//计算mlx9614实际温度值
uint16_t mlx_data_transform(uint8_t Data[3])
{
uint16_t temp;
temp = (Data[1] << 8) + Data[0]; // 高位与低位结合
temp = temp * 2 - 27315; // 将数据扩大100倍
return temp;
}

int main()
{

int fd = open(DEV_I2C, O_RDWR);
if (fd < 0)
{
perror("Fail to Open\n");
return -1;
}

uint8_t addr = 0;
uint8_t reg = 0x07;
uint8_t value[3];

struct i2c_msg msgs[2];
msgs[0].addr = addr;
msgs[0].flags = 0;
msgs[0].len = 1;
msgs[0].buf = &reg;

msgs[1].addr = addr;
msgs[1].flags = I2C_M_RD;
msgs[1].len = 3;
msgs[1].buf = value;

struct i2c_rdwr_ioctl_data data;
data.msgs = msgs;
data.nmsgs = 2;

while (1)
{

int res = ioctl(fd, I2C_RDWR, &data);
if (res < 0)
printf("Read failed\n");
printf("temp=[%d]\r\n", mlx_data_transform(value));
sleep(1);
}
}

我将代码写在文件i2c.c内,想将其编译成名为exe的可执行文件,只需要执行下面这一句

gcc i2c.c -o exe

执行结果如下,显示我周围环境的温度是30左右,手靠近后上升到34:

测试结果