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Linux系统驱动之无需编写驱动直接访问设备_I2C-Tools介绍

Linux 地址 系统 数据 寄存器
2023-04-18 14:41:48 时间

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无需编写驱动直接访问设备_I2C-Tools介绍

参考资料：

  • Linux驱动程序: drivers/i2c/i2c-dev.c
  • I2C-Tools-4.2: https://mirrors.edge.kernel.org/pub/software/utils/i2c-tools/
  • AP3216C：
    • git clone https://e.coding.net/weidongshan/01_all_series_quickstart.git
    • 该GIT仓库中的文件《嵌入式Linux应用开发完全手册_韦东山全系列视频文档全集.pdf》
      • 第10.1篇，第十六章 I2C编程

1. I2C硬件连接

2. 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。 框架如下：

i2c-tools是一套好用的工具，也是一套示例代码。

3. 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

3.1 交叉编译

3.2 用法

  // 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

3.3 使用I2C-Tools操作传感器AP3216C

百问网的开发板上有光感芯片AP3216C：

AP3216C是红外、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：

  • 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
  • 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

4. I2C-Tools的访问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提供为每个I2C控制器(I2C Bus、I2C Adapter)都生成一个设备节点：/dev/i2c-0、/dev/i2c-1等待
    • 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)

5. 源码分析

5.1 使用I2C方式

示例代码：i2ctransfer.c

5.2 使用SMBus方式

示例代码：i2cget.c、i2cset.c

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