RT_Thread ——外设I2C的使用

主要内容参考官方文档https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/device/i2c/i2c/

官方文档中采用的是通过IO口模拟来实现I2C(即软件I2C)，软件I2C相对于硬件I2C有着更好的移植性。

1. 通过env配置打开I2C

      有时候打开env配置时，会发现并没有I2C这个选型，如下图所示：

   这个时候需要去配置 Kconfig 文件。Kconfig语法参考文档

   https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/kconfig/kconfig/

  通过在Kconfig文件中添加以下内容即可

  

    menuconfig BSP_USING_I2C
        bool "Enable I2C BUS"
        default n
        select RT_USING_I2C
        select RT_USING_I2C_BITOPS
        select RT_USING_PIN
        if BSP_USING_I2C
            menuconfig BSP_USING_I2C3
                bool "Enable I2C3 BUS (software simulation)"
                default y
                if BSP_USING_I2C3
                    comment "Notice: PC0 --> 32; PC1 --> 33" 
                    config BSP_I2C3_SCL_PIN
                        int "i2c3 scl pin number"
                        range 1 176
                        default 32
                    config BSP_I2C3_SDA_PIN
                        int "I2C3 sda pin number"
                        range 1 176
                        default 33
                endif

            menuconfig BSP_USING_I2C4
                bool "Enable I2C4 BUS (AHT10)"
                default n
                if BSP_USING_I2C4
                    comment "Notice: PC1 --> 33; PD6 --> 54" 
                    config BSP_I2C4_SCL_PIN
                        int "i2c4 scl pin number"
                        range 1 176
                        default 54
                    config BSP_I2C4_SDA_PIN
                        int "I2C4 sda pin number"
                        range 1 176
                        default 33
                endif
        endif

   其中需要注意的是：PC1对应33编号，是I2C4_SDA 。PD6对应的是54编号，是I2C4_SCL。(这里是因为我使用的潘多拉板子，上面这两个引脚连接到了AHT10这个模块，如你想使用其他引脚，直接改引脚就好)。 这里的编号和引脚的对应关系参考源文件中的 drv_gpio.c

  在env工具中，我们就可以看到自己添加的设备了。

我们也可以在其中去修改自己配置的引脚，改为自己想要的引脚对应的编号即可，如下图所示:

保存配置，重新生成工程即可使用了。

下面这段代码来自官方例程，用于测试

/*
 * 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 
#include 

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

特别注意一点:

直接运行肯定会报错，会找不到I2C设备，在测试程序中

#define AHT10_I2C_BUS_NAME          "i2c1"  /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */

名称是 i2c1 ，而 Kconfig配置文件中写的是 I2C4

将测试代码中的名称宏定义改为i2c4即可

#define AHT10_I2C_BUS_NAME          "i2c4"  /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */

  最后附上测试结果，通过模拟I2C成功读取到AHT10传感器获取到的温度和湿度数据。