HaaS EDU K1设备资源之 IIC

2021-03-17 22:35 294人阅读评论(0)

1、概述

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。IIC总线如图所示：

IIC总线时序图

2、资源介绍

HaaS1000中自带了两路I2C，主模式最高1.4Mbps接口。两路I2C管脚也是复用的，都是通过IO的fuction选择出来的。当前的HaaS EDU K1的默认配置为：

引脚名	GPIO	说明
I2C_M0_SCL	GPIO_P2_0	i2C0的SCL
I2C_M0_SDA	GPIO_P2_1	i2C0的SDA
I2C_M1_SCL	GPIO_P0_2	I2C1的SCL
I2C_M1_SDA	GPIO_P0_3	I2C1的SDA

HaaS EDU K1中只用到的了I2C1, 即（GPIO_P0_2，GPIO_P0_3），HaaS EDU K1上所有的传感器都是接在I2C1，每个传感器的地址是不同的。

3、HAL接口介绍

AliOS Things对于不同底层驱动的i2c操作实现，统一封装成本文所述hal I2c接口。 hal相关头文件位于目录：include/aos/hal。hal相关实现位于具体的mcu目录下，如：platform/mcu/haas1000/hal/。

3.1、API列表

hal_i2c_init	初始化指定I2C端口
hal_i2c_master_send	master模式下从指定的I2C端口发送数据
hal_i2c_master_recv	master模式下从指定的I2C端口接收数据
hal_i2c_slave_send	slave模式下从指定的I2C端口发送数据
hal_i2c_slave_recv	slave模式下从指定的I2C端口接收数据
hal_i2c_mem_write	mem模式（读写I2C存储器）下从指定的I2C端口发送数据
hal_i2c_mem_read	mem模式（读写I2C存储器）下从指定的I2C端口接收数据
hal_i2c_finalize	关闭指定I2C端口

3.2、API详情

请参考include/aos/hal/i2c.h

3.2.1、相关宏定义


  
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_MODE_MASTER 1 /* i2c communication is master mode */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_MODE_SLAVE  2 /* i2c communication is slave mode */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_MEM_ADDR_SIZE_8BIT  1 /* i2c memory address size 8bit */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_MEM_ADDR_SIZE_16BIT 2 /* i2c memory address size 16bit */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /*
     
    
   
    
     
    
    
     
      
     
    
   
    
     
    
    
     
       * Specifies one of the standard I2C bus bit rates for I2C communication
     
    
   
    
     
    
    
     
      
     
    
   
    
     
    
    
     
       */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_BUS_BIT_RATES_100K  100000
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_BUS_BIT_RATES_400K  400000
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_BUS_BIT_RATES_3400K 3400000
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_HAL_ADDRESS_WIDTH_7BIT  0
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C_HAL_ADDRESS_WIDTH_10BIT 1

3.2.2、相关结数据结构

i2c_dev_t


  
   
    
     
    
    
     
      typedef 
      struct {
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      uint8_t      port;   
      /* i2c port */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      i2c_config_t config; 
      /* i2c config */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      void        *priv;   
      /* priv data */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      } 
      i2c_dev_t;

i2c_config_t


  
   
    
     
    
    
     
      typedef 
      struct {
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      uint32_t address_width;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      uint32_t freq;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      uint8_t  mode;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      uint16_t dev_addr;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      } 
      i2c_config_t;

3.2.3、hal_i2c_init

初始化指定I2C端口

函数原型

int32_t hal_i2c_init(i2c_dev_t *i2c)

参数

i2c_dev_t *i2c

入参

I2C设备描述，定义需要初始化的I2C参数

用户自定义一个i2c_dev_t结构体

返回值

返回成功或失败, 返回0表示I2C初始化成功，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      #define I2C1_PORT_NUM  1
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C2_PORT_NUM  2
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C2_SLAVE_ADDR  0x50
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* define dev master */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_t i2c_dev_master;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_t i2c_dev_slave;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* i2c port set */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_master.port = I2C1_PORT_NUM;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* i2c attr config */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_master.config.mode          = I2C_MODE_MASTER;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_master.config.freq          = I2C_BUS_BIT_RATES_3400K;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_master.config.address_width = I2C_HAL_ADDRESS_WIDTH_7BIT;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_slave.port = I2C2_PORT_NUM;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* i2c attr config */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_slave.config.mode          = I2C_MODE_SLAVE;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_slave.config.freq          = I2C_BUS_BIT_RATES_3400K;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_slave.config.address_width = I2C_HAL_ADDRESS_WIDTH_7BIT;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      i2c_dev_slave.config.dev_addr     = I2C2_SLAVE_ADDR;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* init master i2c with the given settings */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i2c_init(&i2c_dev_master);
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      /* init slave i2c with the given settings */
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i2c_init(&i2c_dev_slave);

3.2.4、hal_i2c_master_send

master模式下从指定的I2C端口发送数据

函数原型

int32_t hal_i2c_master_send(i2c_dev_t *i2c, uint16_t dev_addr, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
uint16_t dev_addr	入参	目标设备地址	0x50
const uint8_t *data	入参	指向发送缓冲区的数据指针	char pdata_send[10]
uint16_t size	入参	要发送的数据字节数	10
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示I2C数据发送成功，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata_send[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C2_SLAVE_ADDR  0x50
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_master_send(&i
      2c_dev_master,I
      2C
      2_SLAVE_ADDR,pdata_send,
      10,
      50);

3.2.5、hal_i2c_master_recv

master模式下从指定的I2C端口接收数据

函数原型

int32_t hal_i2c_master_recv(i2c_dev_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint8_t *data,uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
uint16_t dev_addr	入参	目标设备地址	0x50
uint8_t *data	入参	指向接收缓冲区的数据指针	char pdata_recv[10]
uint16_t size	入参	期望接收的数据字节数	10
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示成功接收size个数据，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata_recv[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      #define I2C2_SLAVE_ADDR  0x50
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_master_recv(&i
      2c_dev_master,I
      2C
      2_SLAVE_ADDR,pdata_recv,
      10,
      50);

3.2.6、hal_i2c_slave_send

slave模式下从指定的I2C端口发送数据

函数原型

int32_t hal_i2c_slave_send(i2c_dev_t *i2c, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
const uint8_t *data	入参	指向发送缓冲区的数据指针	char pdata_send[10]
uint16_t size	入参	要发送的数据字节数	10
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示成功发送size个数据，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata_send[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_slave_send(&i
      2c_dev_slave,pdata_send,
      10,
      50);

3.2.7、hal_i2c_slave_recv

slave模式下从指定的I2C端口接收数据

函数原型

int32_t hal_i2c_slave_recv(i2c_dev_t *i2c, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
uint8_t *data	入参	指向要接收数据的数据指针	char pdata_recv[10]
uint16_t size	入参	要接收的数据字节数	10
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示成功接收size个数据，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata_recv[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_slave_recv(&i
      2c_dev_slave,pdata_recv,
      10,
      50);

3.2.8、hal_i2c_mem_write

向指定的设备内存写数据

函数原型

int32_t hal_i2c_mem_write(i2c_dev_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_addr_size, const uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
uint16_t dev_addr	入参	目标设备地址	0x50
uint16_t mem_addr	入参	内部内存地址	0x20
uint16_t mem_addr_size	入参	内部内存地址大小	1
const uint8_t *data	入参	指向要发送数据的数据指针	char pdata[10]
uint16_t size	入参	要发送的数据字节数	1
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示成功发送size个数据，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_mem_write(&i
      2c_dev_master,
      0x
      50,
      0x
      20,
      1,pdata,
      1,
      50);

3.2.9、hal_i2c_mem_read

从指定的设备内存读数据

函数原型

int32_t hal_i2c_mem_read(i2c_dev_t *i2c, uint16_t dev_addr, uint16_t mem_addr, uint16_t mem_addr_size, uint8_t *data, uint16_t size, uint32_t timeout)

参数

i2c_dev_t *i2c	入参	I2C设备描述	使用hal_i2c_init传入参数
uint16_t dev_addr	入参	目标设备地址	0x50
uint16_t mem_addr	入参	内部内存地址	0x20
uint16_t mem_addr_size	入参	内部内存地址大小	1
uint8_t *data	入参	指向接收缓冲区的数据指针	char pdata[10]
uint16_t size	入参	要接收的数据字节数	1
uint32_t timeout	入参	超时时间（单位ms），如果希望一直等待设置为HAL_WAIT_FOREVER	50

返回值

返回成功或失败, 返回0表示成功接收size个数据，非0表示失败

调用示例


  
   
    
     
    
    
     
      char pdata[
      10] = {
      0};
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      ret = hal_i
      2c_mem_read(&i
      2c_dev_master,
      0x
      50,
      0x
      20,
      1,pdata,
      1,
      50);

3.2.10、hal_i2c_finalize

关闭指定I2C端口

函数原型

int32_t hal_i2c_finalize(i2c_dev_t *i2c)

参数

i2c_dev_t *i2c

入参

I2C设备描述

使用hal_i2c_init传入参数

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示I2C关闭成功，非0表示失败。

调用示例

ret = hal_i2c_finalize(&i2c_dev_master);

4、案例介绍

HaaS EDU K1上自带了多个传感器，均为I2C方式访问，这里我们选取温湿度SI7006的测试代码用来介绍I2C是如何运作的。

4.1、硬件实现

硬件电路在开发板上默认是已经连接好了的，默认的I2C地址为0x40。。原理图如下：

EDU SI7006部分原理图

4.2、软件设计

驱动代码位于platform/board/haaseduk1/drivers/i2c.c

I2C部分测试代码位于 application/example/edu_demo/mfg_test/sensors_test.c

获取ID


  
   
    
     
    
    
     
      si7006_getID(id_buf);
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      if (id_buf[
      4] == Si7006_TAG){
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      LOGI(
      "si7006_test", 
      "READ Si7006 Chip OK");
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      }

IIC驱动代码


  
   
    
     
    
    
     
      void si7006_init(void)
     
    
   
    
     
    
    
     
      {
     
    
   
    
     
    
    
     
          i2c_dev.port                 = 
      1;
     
    
   
    
     
    
    
     
          i2c_dev.config.address_width = I2C_HAL_ADDRESS_WIDTH_7BIT;
     
    
   
    
     
    
    
     
          i2c_dev.config.freq          = I2C_BUS_BIT_RATES_400K;
     
    
   
    
     
    
    
     
          i2c_dev.config.mode          = I2C_MODE_MASTER;
     
    
   
    
     
    
    
     
          i2c_dev.config.dev_addr      = Si7006_ADDRESS;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          hal_i2c_init(&i2c_dev);
     
    
   
    
     
    
    
     
      }
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      uint8_t si7006_getVer(void)
     
    
   
    
     
    
    
     
      {
     
    
   
    
     
    
    
         
      uint8_t reg[
      2]  = {Si7006_READ_Firmware_Revision_0,Si7006_READ_Firmware_Revision_1};
     
    
   
    
     
    
    
         
      uint8_t version = 
      0;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, reg, 
      2, 
      1000);
     
    
   
    
     
    
    
     
          aos_msleep(
      30);
     
    
   
    
     
    
    
     
          hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &version, 
      1, 
      1000);
     
    
   
    
     
    
    
         
      //LOGI("APP", "ver:0x%2x \n",version);
     
    
   
    
     
    
    
         
      return version;
     
    
   
    
     
    
    
     
      }

4.3、编译与下载

4.3.1、代码准备

打开edu_demo的产测开关

application/example/edu_demo/Config.in

在该文件中修改编译选项，打开EDK_DEMO_FACTORY_TEST_ENABLIE开关。


  
   
    
     
    
    
     
      config EDK_DEMO_FACTORY_TEST_ENABLIE
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      bool 
      "enable factory test function"
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
          
      default y

加入Demo到启动代码

application/example/edu_demo/app_entry.c

函数application_start中注释掉menu_init();，添加sensors_test();


  
   
    
     
    
    
     
             
      //menu_init();
     
    
   
    
     
    
    
            
     
    
   
    
     
    
    
            
      sensors_test();

4.3.2、编译

如下使用命令行方式


  
   
    
     
    
    
     
      aos 
      make distclean
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      aos 
      make edu_demo@haaseduk1 -c config
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      aos 
      make

4.3.3、烧录

命令行方式

aos upload

图形界面方式

详见haaS EDU k1 快速开始第4.3.3章节-使用GUI工具烧录部分。

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3.2.1、相关宏定义

3.2.2、相关结数据结构

3.2.3、hal_i2c_init

3.2.4、hal_i2c_master_send

3.2.5、hal_i2c_master_recv

3.2.6、hal_i2c_slave_send

3.2.7、hal_i2c_slave_recv

3.2.8、hal_i2c_mem_write

3.2.9、hal_i2c_mem_read

3.2.10、hal_i2c_finalize

4、案例介绍

4.1、硬件实现

4.2、软件设计

4.3、编译与下载

4.3.1、代码准备

4.3.2、编译

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3.2.8、hal_i2c_mem_write

3.2.9、hal_i2c_mem_read

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