I2C通讯

3.1. 本章节的代码仓库

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#如之前有获取则可跳过 #获取仓库 git clone https://gitee.com/LubanCat/lubancat_rk_code_storage.git#代码所在的位置 lubancat_rk_code_storage/quick_start/i2c

3.2. i2c

I2C(Inter－Integrated Circuit)是一种通用的总线协议。它是由Philips(飞利浦)公司， 现NXP(恩智浦)半导体开发的一种简单的双向两线制总线协议标准。

LubanCat-RK系列板卡的 I2C 控制器支持下列功能

• 兼容 I2C 与 SMBus 总线

• 仅支持主模式下的 I2C 总线

• 软件可编程时钟频率支持到 400kbps,最高可达 1000kbps

• 支持 7 位和 10 位寻址模式

• 一次中断或轮询至多 32 个字节的数据传输

LubanCat-RK3588系列板子的通用i2c设备有两个（如下图所示）， 除此之外其他的GPIO也可以复用成I2C设备,需要自行根据引脚复用图去配置， 比如说LubanCat-4的40pin引脚最大可支持5个i2c接口使用

通用i2c引脚

I2C	引脚	功能
I2C-SCL	5,28	i2c的时钟信号线
I2C-SDA	3,27	i2c的数据线

3.3. IIC通信接口复用说明

在板卡的引脚复用图中，我们可能会看到

• I2C5_SDA_M3/I2C5_SCL_M3

• I2C5_SDA_M2/I2C5_SCL_M2

可以看到他们之间的区别是后缀名的不同，这个后缀名表示I2C设备的将自己的引脚复用到不同的GPIO引脚的编号， 可以理解成下图的样式

复用出来的多组引脚是不能同时使用的， 如果同时设置则会根据设备节点的加载时间所覆盖，最终只有最后配置的复用引脚可以使用。

所以在使能引脚时需要注意是否为重复复用

3.4. IIC通信接口使能

LubanCat-RK3588系列板子大多数的IIC接口在默认情况是关闭状态的，需要使能才能使用

注意

LubanCat-4的两个通用I2C接口在默认情况下被设置为I2C的功能且默认是使能状态， 所以对于LubanCat-4的板卡两个通用I2C设备是不需用使能的。

3.4.1. fire-config

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#进入工具配置 sudo fire-config#移动光标到下图的位置 #按确认键进入配置

选择你要打开的I2C接口，这里以打开I2C-3为例

1. 使用方向键移动光标到 I2C-3

2. 按 “空格键” 选中I2C-3(出现 “*” )，如下图

3. 按 “确认键” 进行设置

4. 按 “Esc键” 退出到终端，运行 sudo reboot 进行重启应用

3.4.2. 配置文件

各型号对照表

板卡	设备树插件配置文件	说明
当前你所使用的板子	uEnv.txt	该配置软链接到你所使用的设备，修改该配置相当于修改板子实际的配置
LubanCat-4	uEnvLubanCat4.txt	适用于LubanCat-4
LubanCat-4-V1	uEnvLubanCat4-V1.txt	适用于LubanCat-4-V1
LubanCat-5	uEnvLubanCat5.txt	适用于LubanCat-5
LubanCat-5IO	uEnvLubanCat5IO.txt	适用于LubanCat-5IO

可以通过修改 /boot/uEnv/uEnv.txt 或者 /boot/uEnv/uEnvboard.txt （uEnvboard.txt为通过上面的对照表获得的配置文件）

这里以激活 I2C-3 为例，将带有 I2C-3 的那一行的注释符号去掉 如下图:

然后重启激活设备

注解

如果是直接拔电源的方式重启，会有可能出现文件没能做出修改 （原因：文件未能及时从内存同步到存储设备中，解决方法，在终端上输入 “sync” 再拔电关机）

3.5. 检查I2C设备

可以通过一下命令查看i2c总线有没有开启

1	ls /dev/i2c-*

如下图:

可以看到出现了I2C-xxx

3.6. 连接设备

将mpu6050接入到i2c-3的总线上，如下图所示

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#板卡与mpu6050连接板子 ------ mpu6050 3.3V(1) ------ VCC GND(6) ------ GND SCL(5) ------ SCL SDA(3) ------ SDA

3.7. i2c-tools测试

使用i2c-tools工具包提供了一些非常方便的工具来对系统的I2C总线进行调试， 在板卡的终端中可直接执行以下命令进行安装：

1	sudo apt -y install i2c-tools

安装后可使用的命令有i2cdetect、i2cdump、i2cset以及i2cget,用于扫描I2C总线上的设备、读写指定设备的寄存器等。

然后查看挂载在i2c-3上的器件情况，输出内容如下所示：

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root@lubancat:~# i2cdetect -a 3 WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse! I will probe file /dev/i2c-3. I will probe address range 0x00-0x7f. Continue? [Y/n] y0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- root@lubancat:~# ^C

其中 “68” 是为MPU6050的设备地址，常用的命令还有以下几个。

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#检测当前系统有几组i2c总线 i2cdetect -l#查看i2c-0接口上的设备 i2cdetect -a 3#读取指定设备的全部寄存器的值。 i2cdump -f -y 3 0x68#读取指定IIC设备的某个寄存器的值，如下读取地址为0x68器件中的0x01寄存器值。 i2cget -f -y 3 0x68 0x01#写入指定IIC设备的某个寄存器的值，如下设置地址为0x68器件中的0x01寄存器值为0x6f； i2cset -f -y 3 0x68 0x01 0x6f

3.8. 读取陀螺仪传感器数据实验

3.8.1. 实验说明

本教程将通过IIC接口读取陀螺仪(MPU6050)的原始数据。 本次实验会以i2c-3做为示例，i2c-5的操作和i2c-3的一样， 当然，如果您没有mpu6050模块，可以通过学习操作mpu6050的方式操作您想要操作的i2c设备 在测试程序中大约每一秒读取并显示一次MPU6050的原始数据

查看IIC设备文件，确保IIC 3接口已经使能

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root@lubancat:~# ls /dev/i2c-* /dev/i2c-0 /dev/i2c-1 /dev/i2c-3 /dev/i2c-6 root@lubancat:~#

其中“i2c-3”就是MPU6050使用到的 IIC 3接口总线。

3.8.2. ioctl函数

在编写应用程序时需要使用ioctl函数设置i2c相关配置，其函数原型如下

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#include <sys/ioctl.h>int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

其中对于终端request的值常用的有以下几种

I2C_RETRIES	设置收不到ACK时的重试次数，默认为1
I2C_TIMEOUT	设置超时时限的jiffies
I2C_SLAVE	设置从机地址
I2C_SLAVE_FORCE	强制设置从机地址
I2C_TENBIT	选择地址长度0为7位地址，非0为10位

3.8.3. 编写应用程序

根据ioctl相关参数即可编写与i2c相关的接口函数，读取mpu6050原始数据程序如下

代码位置

1	quick_start/i2c/i2c_mpu6050.c

代码较长复制粘贴容易乱序，可以下载我们提供的源码 i2c_mpu6050.c

quick_start/i2c/i2c_mpu6050.c

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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdint.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/i2c-dev.h> #include <sys/ioctl.h>/*寄存器地址*/ #define SMPLRT_DIV 0x19 #define PWR_MGMT_1 0x6B #define CONFIG 0x1A #define ACCEL_CONFIG 0x1C#define ACCEL_XOUT_H 0x3B #define ACCEL_XOUT_L 0x3C #define ACCEL_YOUT_H 0x3D #define ACCEL_YOUT_L 0x3E #define ACCEL_ZOUT_H 0x3F #define ACCEL_ZOUT_L 0x40 #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//从机地址 MPU6050地址 #define Address 0x68//MPU6050操作相关函数 static int mpu6050_init(int fd,uint8_t addr); static int i2c_write(int fd, uint8_t addr,uint8_t reg,uint8_t val); static int i2c_read(int fd, uint8_t addr,uint8_t reg,uint8_t * val); static short GetData(int fd,uint8_t addr,unsigned char REG_Address);int main(int argc,char *argv[] ) {int fd;fd = I2C_SLAVE;if(argc < 2){printf("Wrong use !!!!\n");printf("Usage: %s [dev]\n",argv[0]);return -1;}fd = open(argv[1], O_RDWR); // open file and enable read and writeif (fd < 0){printf("Can't open %s \n",argv[1]); // open i2c dev file failexit(1);}//初始化MPU6050mpu6050_init(fd,Address);while(1){usleep(1000 * 10);printf("ACCE_X:%6d\n ", GetData(fd,Address,ACCEL_XOUT_H));usleep(1000 * 10);printf("ACCE_Y:%6d\n ", GetData(fd,Address,ACCEL_YOUT_H));usleep(1000 * 10);printf("ACCE_Z:%6d\n ", GetData(fd,Address,ACCEL_ZOUT_H));usleep(1000 * 10);printf("GYRO_X:%6d\n ", GetData(fd,Address,GYRO_XOUT_H));usleep(1000 * 10);printf("GYRO_Y:%6d\n ", GetData(fd,Address,GYRO_YOUT_H));usleep(1000 * 10);printf("GYRO_Z:%6d\n\n ", GetData(fd,Address,GYRO_ZOUT_H));sleep(1);}close(fd);return 0; }static int mpu6050_init(int fd,uint8_t addr) {i2c_write(fd, addr,PWR_MGMT_1,0x00); //配置电源管理，0x00,正常启动i2c_write(fd, addr,SMPLRT_DIV,0x07); //设置MPU6050的输出分频既设置采样i2c_write(fd, addr,CONFIG,0x06); //配置数字低通滤波器和帧同步引脚i2c_write(fd, addr,ACCEL_CONFIG,0x01); //设置量程和 X、Y、Z 轴加速度自检return 0; }static int i2c_write(int fd, uint8_t addr,uint8_t reg,uint8_t val) {int retries;uint8_t data[2];data[0] = reg;data[1] = val;//设置地址长度：0为7位地址ioctl(fd,I2C_TENBIT,0);//设置从机地址if (ioctl(fd,I2C_SLAVE,addr) < 0){printf("fail to set i2c device slave address!\n");close(fd);return -1;}//设置收不到ACK时的重试次数ioctl(fd,I2C_RETRIES,5);if (write(fd, data, 2) == 2){return 0;}else{return -1;}}static int i2c_read(int fd, uint8_t addr,uint8_t reg,uint8_t * val) {int retries;//设置地址长度：0为7位地址ioctl(fd,I2C_TENBIT,0);//设置从机地址if (ioctl(fd,I2C_SLAVE,addr) < 0){printf("fail to set i2c device slave address!\n");close(fd);return -1;}//设置收不到ACK时的重试次数ioctl(fd,I2C_RETRIES,5);if (write(fd, &reg, 1) == 1){if (read(fd, val, 1) == 1){return 0;}}else{return -1;} }static short GetData(int fd,uint8_t addr,unsigned char REG_Address) {char H, L;i2c_read(fd, addr,REG_Address, &H);usleep(1000);i2c_read(fd, addr,REG_Address + 1, &L);return (H << 8) +L; }

保存退出，接下来再进行编译运行

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gcc i2c_mpu6050.c -o mpu6050sudo ./mpu6050 /dev/i2c-3

效果如下图所示

三次数据的采集

3.9. 更多

更多关于rk-i2c的驱动以及GPIO模拟I2C等可以查看： rk开源手册 /Common/I2C

3.10. 参考资料

本文档主要提供有一定经验的使用者快速入门使用，对于初学者可查看以下文档：

《I2C通讯》

rk开源资料(github): 《开源手册》