Linux应用开发基础知识——I2C应用编程(十三)

简介: Linux应用开发基础知识——I2C应用编程(十三)

一、无需编写驱动程序即可访问 I2C 设备

       APP 访问硬件肯定是需要驱动程序的,对于 I2C 设备,内核提供了驱动程序 drivers/i2c/i2c-dev.c,通过它可以直接使用下面的 I2C 控制器驱动程序来访问 I2C 设备。

i2c-tools 是一套好用的工具,也是一套示例代码。

1.体验 I2C-Tools

       使用一句话概括 I2C 传输:APP 通过 I2C Controller 与 I2C Device 传 输数据。 所以使用 I2C-Tools 时也需要指定:

        哪个 I2C 控制器(或称为 I2C BUS、I2C Adapter)

        哪个 I2C 设备(设备地址)

        数据:读还是写、数据本身

(1)交叉编译

       配置环境:vim ~/.bashrc

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE= arm-buildroot-linux-gnueabihf-gccexport PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/bin

       修改 I2C-Tools 的 Makefile 指定交叉编译工具链

CC ?= gcc
AR ?= ar
STRIP ?= strip

       改为(指定交叉编译工具链前缀, 去掉问号):

CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
AR = $(CROSS_COMPILE)ar
STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip

       在 Makefile 中,“?=”在第一次设置变量时才会起效果,如果之前设置过 该变量,则不会起效果。

(2)执行 make

       执行 make 时,是动态链接,需要把 libi2c.so 也放到单板上

       想静态链接的话,执行:make USE_STATIC_LIB=1

(3)用法

        i2cdetect:I2C 检测

// 列出当前的 I2C Adapter(或称为 I2C Bus、I2C Controller)
i2cdetect -l
// 打印某个 I2C Adapter 的 Functionalities, I2CBUS 为 0、1、2 等整数
i2cdetect -F I2CBUS
// 看看有哪些 I2C 设备, I2CBUS 为 0、1、2 等整数
i2cdetect -y -a I2CBUS
// 效果如下
# i2cdetect -l
i2c-1 i2c STM32F7 I2C(0x40013000) I2C adapter
i2c-2 i2c STM32F7 I2C(0x5c002000) I2C adapter
i2c-0 i2c STM32F7 I2C(0x40012000) I2C adapter
# i2cdetect -F 0
Functionalities implemented by /dev/i2c-0:
I2C yes
SMBus Quick Command yes
SMBus Send Byte yes
SMBus Receive Byte yes
SMBus Write Byte yes
SMBus Read Byte yes
SMBus Write Word yes
SMBus Read Word yes
SMBus Process Call yes
SMBus Block Write yes
SMBus Block Read yes
SMBus Block Process Call yes
SMBus PEC yes
I2C Block Write yes
I2C Block Read yes
// --表示没有该地址对应的设备, UU 表示有该设备并且它已经有驱动程序,
// 数值表示有该设备但是没有对应的设备驱动
# i2cdetect -y -a 0 
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: 00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- 1e --
20: -- -- UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

(4)i2cget:I2C 读

 使用说明:

# i2cget
Usage: i2cget [-f] [-y] [-a] I2CBUS CHIP-ADDRESS [DATA-ADDRESS [MODE]]
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77, or 0x00 - 0x7f if -a is given)
 MODE is one of:
 b (read byte data, default)
 w (read word data)
 c (write byte/read byte)
Append p for SMBus PEC

 使用示例:

// 读一个字节: I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
i2cget -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS
// 读某个地址上的一个字节: 
// I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus
// CHIP-ADDRESS 表示设备地址
// DATA-ADDRESS: 芯片上寄存器地址
// MODE:有 2 个取值, b-使用`SMBus Read Byte`先发出 DATA-ADDRESS, 再读一个字节, 中间无
P 信号
// c-先 write byte, 在 read byte,中间有 P 信号
i2cget -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS MODE
// 读某个地址上的 2 个字节: 
// I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus
// CHIP-ADDRESS 表示设备地址
// DATA-ADDRESS: 芯片上寄存器地址
// MODE:w-表示先发出 DATA-ADDRESS,再读 2 个字节
i2cget -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS MODE

(5)i2cset:I2C 写

 使用说明:

# i2cset
Usage: i2cset [-f] [-y] [-m MASK] [-r] [-a] I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS [VALUE]
... [MODE]
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77, or 0x00 - 0x7f if -a is given)
 MODE is one of:
 c (byte, no value)
 b (byte data, default)
 w (word data)
 i (I2C block data)
 s (SMBus block data)
Append p for SMBus PEC

 使用示例:

// 写一个字节: I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
 // DATA-ADDRESS 就是要写的数据
 i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS
 
 // 给 address 写 1 个字节(address, value):
 // I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
 // DATA-ADDRESS: 8 位芯片寄存器地址; 
 // VALUE: 8 位数值
 // MODE: 可以省略,也可以写为 b
 i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS VALUE [b]
 
 // 给 address 写 2 个字节(address, value):
 // I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
 // DATA-ADDRESS: 8 位芯片寄存器地址; 
 // VALUE: 16 位数值
 // MODE: w
 i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS VALUE w
 
 // SMBus Block Write:给 address 写 N 个字节的数据
 // 发送的数据有:address, N, value1, value2, ..., valueN
 // 跟`I2C Block Write`相比, 需要发送长度 N
 // I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
 // DATA-ADDRESS: 8 位芯片寄存器地址; 
 // VALUE1~N: N 个 8 位数值
 // MODE: s
 i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS VALUE1 ... VALUEN s
 
 // I2C Block Write:给 address 写 N 个字节的数据
 // 发送的数据有:address, value1, value2, ..., valueN
 // 跟`SMBus Block Write`相比, 不需要发送长度 N
 // I2CBUS 为 0、1、2 等整数, 表示 I2C Bus; CHIP-ADDRESS 表示设备地址
 // DATA-ADDRESS: 8 位芯片寄存器地址; 
 // VALUE1~N: N 个 8 位数值
 // MODE: i
 i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS VALUE1 ... VALUEN i
 
[root@100ask:~]# i2cset -f -y 0 0xle 0 0x4
[root@100ask:~]# i2cset -f -y 0 0x1e 0 0x3
[root@100ask:~]# i2cset -f -y 0 0x1e 0 0xc
[root@100ask:~]# i2cset -f -y 0 0x1e 0 0xe
//i2cset         I2C写数据
//-f                 强制写入
//-y                默认同意
//0                 往0号总线写
//0xle            0号总线地址
//0x4             把0x4写到里面进行复位
//0x3             把0x3写到里面进行使能

(6)i2ctransfer:I2C 传输(不是基于 SMBus)

 使用说明:

# i2ctransfer
Usage: i2ctransfer [-f] [-y] [-v] [-V] [-a] I2CBUS DESC [DATA] [DESC [DATA]]...
 I2CBUS is an integer or an I2C bus name
 DESC describes the transfer in the form: {r|w}LENGTH[@address]
 1) read/write-flag 2) LENGTH (range 0-65535) 3) I2C address (use last one if omit
ted)
 DATA are LENGTH bytes for a write message. They can be shortened by a suffix:
 = (keep value constant until LENGTH)
 + (increase value by 1 until LENGTH)
 - (decrease value by 1 until LENGTH)
 p (use pseudo random generator until LENGTH with value as seed)
Example (bus 0, read 8 byte at offset 0x64 from EEPROM at 0x50):
 # i2ctransfer 0 w1@0x50 0x64 r8
Example (same EEPROM, at offset 0x42 write 0xff 0xfe ... 0xf0):
 # i2ctransfer 0 w17@0x50 0x42 0xff

 使用举例:

// Example (bus 0, read 8 byte at offset 0x64 from EEPROM at 0x50):
# i2ctransfer -f -y 0 w1@0x50 0x64 r8
// Example (bus 0, write 3 byte at offset 0x64 from EEPROM at 0x50):
# i2ctransfer -f -y 0 w9@0x50 0x64 val1 val2 val3
// Example 
// first: (bus 0, write 3 byte at offset 0x64 from EEPROM at 0x50)
// and then: (bus 0, read 3 byte at offset 0x64 from EEPROM at 0x50)
# i2ctransfer -f -y 0 w9@0x50 0x64 val1 val2 val3 r3@0x50 
# i2ctransfer -f -y 0 w9@0x50 0x64 val1 val2 val3 r3 //如果设备地址不变,后面的设备地址可
省略

2.使用 I2C-Tools 操作传感器 AP3216C

开发板上有光感芯片 AP3216C:

AP3216C红外、光强、距离三合一的传感器,以读出光强、距离值为例,步骤如下:

        复位:往寄存器 0 写入 0x4

        使能:往寄存器 0 写入 0x3

       读光强:读寄存器 0xC、0xD 得到 2 字节的光强

        读距离:读寄存器 0xE、0xF 得到 2 字节的距离值 AP3216C 的设备地址是 0x1E,假设节在 I2C BUS0 上,操作命令如下:

(1)使用 SMBus 协议

i2cset -f -y 0 0x1e 0 0x4
i2cset -f -y 0 0x1e 0 0x3
i2cget -f -y 0 0x1e 0xc w
i2cget -f -y 0 0x1e 0xe w

//0xc             把0xc写到里面进行读光强

//0xe             把0xe写到里面进行读距离  

(2)使用 I2C 协议

i2ctransfer -f -y 0 w2@0x1e 0 0x4
i2ctransfer -f -y 0 w2@0x1e 0 0x3
i2ctransfer -f -y 0 w1@0x1e 0xc r2
i2ctransfer -f -y 0 w1@0x1e 0xe r2

(3) I2C-Tools 访问 I2C 设备的 2 种方式

       I2C-Tools 可以通过 SMBus 来访问 I2C 设备,也可以使用一般的 I2C 协议 来访问 I2C 设备

       使用一句话概括 I2C 传输:APP 通过 I2C Controller 与 I2C Device 传输数据。

       在 APP 里,有这几个问题:

怎么指定 I2C 控制器?

        i2c-dev.c 为每个 I2C 控制器(I2C Bus、I2C Adapter)都生成一个设备节点:/dev/i2c-0、/dev/i2c-1 等等;

        open 某个/dev/i2c-X 节点,就是去访问该 I2C 控制器下的设备;

怎么指定 I2C 设备?

       通过 ioctl 指定 I2C 设备的地址

       ioctl(file, I2C_SLAVE, address)

                如果该设备已经有了对应的设备驱动程序,则返回失败。

       ioctl(file, I2C_SLAVE_FORCE, address)

                如果该设备已经有了对应的设备驱动程序

                但是还是想通过 i2c-dev 驱动来访问它

                则使用这个 ioctl 来指定 I2C 设备地址。

怎么传输数据?

       两种方式:

                一般的 I2C 方式:ioctl(file, I2C_RDWR, &rdwr)

                SMBus 方式:ioctl(file, I2C_SMBUS, &args)

3.源码流程分析

(1)使用 I2C 方式

示例代码:i2ctransfer.c

(2)使用 SMBus 方式

示例代码:i2cget.c、i2cset.c

二、编写 APP 直接访问 EEPROM

1.硬件连接

IMX6ULL 的 I2C 模块连接方法:

2.AT24C02 访问方法

(1)设备地址

从芯片手册上可以知道,AT24C02 的设备地址跟它的 A2、A1、A0 引脚有关:

打开 I2C 模块的原理图:

从原理图可知,A2A1A0 都是 0,所以 AT24C02 的设备地址是:0b1010000,即 0x50。

(2)写数据

(3)读数据

       可以读 1 个字节,也可以连续读出多个字节。连续读多个字节时,芯片内部 的地址会自动累加。当地址到达存储空间最后一个地址时,会从 0 开始。

3 .使用 I2C-Tools 的函数编程

(1)at24c02_test.c

  1 
  2 #include <sys/ioctl.h>
  3 #include <errno.h>
  4 #include <string.h>
  5 #include <stdio.h>
  6 #include <stdlib.h>
  7 #include <unistd.h>
  8 #include <linux/i2c.h>
  9 #include <linux/i2c-dev.h>
 10 #include <i2c/smbus.h>
 11 #include "i2cbusses.h"
 12 #include <time.h>
 13 
 14 
 15 /* ./at24c02 <i2c_bus_number> w "100ask.taobao.com"
 16  * ./at24c02 <i2c_bus_number> r
 17  */
 18 
 19 int main(int argc, char **argv)
 20 {
 21     unsigned char dev_addr = 0x50;
 22     unsigned char mem_addr = 0;
 23     unsigned char buf[32];
 24 
 25     int file;
 26     char filename[20];
 27     unsigned char *str;
 28 
 29     int ret;
 30 
 31     struct timespec req;
 32     
 33     if (argc != 3 && argc != 4)
 34     {
 35         printf("Usage:\n");
 36         printf("write eeprom: %s <i2c_bus_number> w string\n", argv[0]);
 37         printf("read  eeprom: %s <i2c_bus_number> r\n", argv[0]);
 38         return -1;
 39     }
 40 
 41     file = open_i2c_dev(argv[1][0]-'0', filename, sizeof(filename), 0);
 42     if (file < 0)
 43     {
 44         printf("can't open %s\n", filename);
 45         return -1;
 46     }
 47 
 48     if (set_slave_addr(file, dev_addr, 1))
 49     {
 50         printf("can't set_slave_addr\n");
 51         return -1;
 52     }
 53 
 54     if (argv[2][0] == 'w')
 55     {
 56         // write str: argv[3]
 57         str = argv[3];
 58 
 59         req.tv_sec  = 0;
 60         req.tv_nsec = 20000000; /* 20ms */
 61         
 62         while (*str)
 63         {
 64             // mem_addr, *str
 65             // mem_addr++, str++
 66             ret = i2c_smbus_write_byte_data(file, mem_addr, *str);
 67             if (ret)
 68             {
 69                 printf("i2c_smbus_write_byte_data err\n");
 70                 return -1;
 71             }
 72             // wait tWR(10ms)
 73             nanosleep(&req, NULL);
 74             
 75             mem_addr++;
 76             str++;
 77         }
 78         ret = i2c_smbus_write_byte_data(file, mem_addr, 0); // string end char
 79         if (ret)
 80         {
 81             printf("i2c_smbus_write_byte_data err\n");
 82             return -1;
 83         }
 84     }
 85     else
 86     {
 87         // read
 88         ret = i2c_smbus_read_i2c_block_data(file, mem_addr, sizeof(buf), buf);
 89         if (ret < 0)
 90         {
 91             printf("i2c_smbus_read_i2c_block_data err\n");
 92             return -1;
 93         }
 94         
 95         buf[31] = '\0';
 96         printf("get data: %s\n", buf);
 97     }
 98     
 99     return 0;
100     
101 }

第21行:确定设备地址

第22行:确定存储空间大小

第23行:确定存储空间的缓冲区buf

第31行:定义一个时间结构体以便于后续休眠

第33~39行:打印用法

第41行:打开设备节点

第48行:检验地址是否设置成功

第54~84行:进行写操作

       第66行:写入字节

       第73行:写入后进行延时休眠十毫秒

       第78行:写入结束符

第85~97行:进行读操作

      第88行:读出数据

       第95行:将字符串最后一行设置为‘\0’来防止循环

       第98行:打印出来数据

(2)编译

IMX6ULL 编译时,有如下错误:

       这是因为 IMX6ULL 的工具链自带的 include 目录中,没有 smbus.h,需要我们自己提供这个头文件,解决方法:

 Makefile源码:

  1 all:
  2     $(CROSS_COMPILE)gcc -I ./include -o at24c02_test at24c02_test.c i2cbusses.c smbus.c
  3

(3)上机测试

      挂载 NFS

root@100ask:~]# mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt

      复制、执行程序

root@100ask:~]# cp /mnt/at24c02_test /bin
[root@100ask:~]# at24c02_test 0 w abcd
[root@100ask:~]# at24c02_test 0 r
get data: abcd


目录
相关文章
|
2天前
|
运维 监控 Linux
提升系统稳定性:Linux服务器性能监控与故障排查实践深入理解与实践:持续集成在软件测试中的应用
【5月更文挑战第27天】在互联网服务日益增长的今天,保障Linux服务器的性能和稳定性对于企业运维至关重要。本文将详细探讨Linux服务器性能监控的工具选择、故障排查流程以及优化策略,旨在帮助运维人员快速定位问题并提升系统的整体运行效率。通过实际案例分析,我们将展示如何利用系统资源监控、日志分析和性能调优等手段,有效预防和解决服务器性能瓶颈。
|
14天前
|
Linux C语言 调度
|
14天前
|
Linux Windows 编译器
|
14天前
|
网络协议 Linux 网络架构
|
14天前
|
Linux API
Linux系统编程之文件编程常用API回顾和文件编程一般步骤
Linux系统编程之文件编程常用API回顾和文件编程一般步骤
Linux系统编程之文件编程常用API回顾和文件编程一般步骤
|
14天前
|
Linux 编译器 调度
xenomai内核解析--双核系统调用(二)--应用如何区分xenomai/linux系统调用或服务
本文介绍了如何将POSIX应用程序编译为在Xenomai实时内核上运行的程序。
60 1
xenomai内核解析--双核系统调用(二)--应用如何区分xenomai/linux系统调用或服务
|
14天前
|
消息中间件 存储 Linux
linux实时应用如何printf输出不影响实时性?
本文探讨了Linux实时任务中为何不能直接使用`printf(3)`,并介绍了实现不影响实时性的解决方案。实时任务的执行时间必须确定且短,但`printf(3)`的延迟取决于多个因素,包括用户态glibc缓冲、内核态TTY驱动和硬件。为确保实时性,通常将非实时IO操作交给低优先级任务处理,通过实时进程间通信传递信息。然而,即使这样,`printf(3)`在glibc中的实现仍可能导致高优先级任务阻塞。Xenomai 3提供了一个实时的`printf()`实现,通过libcobalt库在应用编译链接时自动处理,预分配内存,使用共享内存和线程特有数据来提高效率和实时性。
33 0
linux实时应用如何printf输出不影响实时性?
|
14天前
|
存储 算法 网络协议
【探索Linux】P.26(网络编程套接字基本概念—— socket编程接口 | socket编程接口相关函数详细介绍 )
【探索Linux】P.26(网络编程套接字基本概念—— socket编程接口 | socket编程接口相关函数详细介绍 )
20 0
|
14天前
|
Linux 调度 数据库
Linux下的系统编程——线程同步(十三)
Linux下的系统编程——线程同步(十三)
54 0
Linux下的系统编程——线程同步(十三)
|
7月前
|
存储 Linux 调度
Linux系统编程 多线程基础
Linux系统编程 多线程基础
37 1