本文學(xué)習(xí)測(cè)試一下幾款典型設(shè)備的 RT-Thread  I2C軟件包

目錄

• 前言
• 一、RT-Thread I2C 總線注冊(cè)
  • 1.1 I2C 設(shè)備使用步驟
  • 1.2 檢查問(wèn)題
• 二、溫濕度傳感器軟件包
  • 2.1 添加及基本測(cè)試
  • 2.2 程序中使用
• 三、EEPROM 軟件包
  • 3.1 添加及基本測(cè)試
  • 3.2 程序中使用
• 結(jié)語(yǔ)

前言

組件與軟件包部分之前文章我們學(xué)習(xí)了 2 個(gè)組件： SFUD組件與 AT組件。 RT-Thread 豐富的生態(tài)系統(tǒng)，除了一些標(biāo)準(zhǔn)的組件， 還支持各種各樣的軟件包，上一篇文章我們已經(jīng)接觸過(guò) at_device 軟件包。在實(shí)際應(yīng)用中很多常用的設(shè)備，都有開(kāi)發(fā)者已經(jīng)寫好了軟件包，我們可以直接添加到自己的工程使用。

本文我們就以我們常用的 I2C 設(shè)備為例，說(shuō)明一下軟件包的使用方式。

專欄更新到這里已經(jīng)可以結(jié)尾了，組件與軟件包我們只做使用記錄說(shuō)明，目的在于介紹一下如何使用現(xiàn)成的組件和軟件包， 所有的包中都有作者寫的 README 文件，這是最權(quán)威也最值得參考的文件，大家都可以看到說(shuō)明和使用方式。

說(shuō)明，本文的 I2C 接口為軟件 I2C。

在開(kāi)發(fā)板上，我們有2個(gè) I2C 設(shè)備，一個(gè)是 EEPROM 24C02 和 一個(gè) 溫濕度傳感器 SHT21。

EEPROM：

溫濕度傳感器：

在 RT-Thread 專欄應(yīng)用篇中，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)過(guò) I2C 代碼的移植，成功讀取到了 溫濕度的數(shù)據(jù)，這里我再次測(cè)試，是通過(guò) RT-Thread 軟件包的使用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。

??
本 RT-Thread 專欄記錄的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
RT-Thread記錄（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio開(kāi)發(fā)環(huán)境 及 配合CubeMX開(kāi)發(fā)快速上手）
RT-Thread記錄（二、RT-Thread內(nèi)核啟動(dòng)流程 — 啟動(dòng)文件和源碼分析）
??
RT-Thread 內(nèi)核篇系列博文鏈接：
RT-Thread記錄（三、RT-Thread 線程操作函數(shù)及線程管理與FreeRTOS的比較）
RT-Thread記錄（四、RT-Thread 時(shí)鐘節(jié)拍和軟件定時(shí)器）
RT-Thread記錄（五、RT-Thread 臨界區(qū)保護(hù)）
RT-Thread記錄（六、IPC機(jī)制之信號(hào)量、互斥量和事件集）
RT-Thread記錄（七、IPC機(jī)制之郵箱、消息隊(duì)列）
RT-Thread記錄（八、理解 RT-Thread 內(nèi)存管理）
RT-Thread記錄（九、RT-Thread 中斷處理與階段小結(jié)）
??
在STM32L051C8 上使用 RT-Thread 應(yīng)用篇系列博文連接：
RT-Thread 應(yīng)用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (一、無(wú)線溫濕度傳感器 之 新建項(xiàng)目)
RT-Thread 應(yīng)用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (二、無(wú)線溫濕度傳感器 之 CubeMX配置)
RT-Thread 應(yīng)用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (三、無(wú)線溫濕度傳感器 之 I2C通訊)
RT-Thread 應(yīng)用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (四、無(wú)線溫濕度傳感器 之 串口通訊)
??
RT-Thread 設(shè)備篇系列博文鏈接：
RT-Thread記錄（十、全面認(rèn)識(shí) RT-Thread I/O 設(shè)備模型）
RT-Thread記錄（十一、I/O 設(shè)備模型之UART設(shè)備 — 源碼解析）
RT-Thread記錄（十二、I/O 設(shè)備模型之UART設(shè)備 — 使用測(cè)試）
RT-Thread記錄（十三、I/O 設(shè)備模型之PIN設(shè)備）
RT-Thread記錄（十四、I/O 設(shè)備模型之ADC設(shè)備）
RT-Thread記錄（十五、I/O 設(shè)備模型之SPI設(shè)備）
??
RT-Thread 組件與軟件包系列博文鏈接：
RT-Thread記錄（十六、SFUD組件 — SPI Flash的讀寫）
RT-Thread記錄（十七、AT組件 — ESP8266使用 at_device 軟件包聯(lián)網(wǎng)）

一、RT-Thread I2C 總線注冊(cè)

我們以前博文講過(guò)，RT-Thread 組件和軟件包基本都是基于 RT-Thread 的設(shè)備模型，和前面講的 SPI 設(shè)備類似，I2C 設(shè)備軟件包的使用也需要先注冊(cè) I2C 總線設(shè)備到 RT-Thread 的設(shè)備管理器。

如果沒(méi)有注冊(cè)總線，是無(wú)法使用軟件包的，比如溫濕度傳感器的 sht2x 軟件包測(cè)試如下：

1.1 I2C 設(shè)備使用步驟

有了以前的學(xué)習(xí)，注冊(cè) I2C 總線對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)是小菜一碟，直接在board.h中查看軟件 I2C 使用步驟：

1、首先，在 RT-Thread Studio 工程中，打開(kāi) RT-Thread Settings，使能 軟件I2C 驅(qū)動(dòng)，如下圖所示：

2、根據(jù)說(shuō)明和原理圖修改宏定義：

只需要上面2步，I2C 設(shè)備的使用前提就準(zhǔn)備好了，我們把程序燒錄開(kāi)發(fā)本，就可以看到系統(tǒng)在初始化的時(shí)候已經(jīng)自動(dòng)注冊(cè)好了2個(gè) I2C 總線：

（出問(wèn)題了，并沒(méi)有i2c 總線設(shè)備！！！！！！ = =！）

1.2 檢查問(wèn)題

上面使用 I2C 設(shè)備使能，一切看上去都是沒(méi)問(wèn)題了：

我一開(kāi)始很懵，這么簡(jiǎn)單的操作我哪里會(huì)出問(wèn)題了，想了很久，然后還搞不明白為什么初始化不會(huì)注冊(cè)i2c總線，最后還是得去看驅(qū)動(dòng)代碼？

但是壓根沒(méi)有看到注冊(cè)總線的驅(qū)動(dòng)函數(shù)……（后面發(fā)現(xiàn)并不是studio的問(wèn)題，應(yīng)該是自己很久以前誤操作，刪除了文件……）

………… 花了 …… 好多時(shí)間……最后我直接從以前的工程中復(fù)制了一份文件進(jìn)來(lái)：

/*
 * Copyright (c) 2006-2018, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2018-11-08     balanceTWK   first version
 */

#include 
#include "drv_soft_i2c.h"
#include "drv_config.h"

#ifdef RT_USING_I2C

//#define DRV_DEBUG
#define LOG_TAG              "drv.i2c"
#include 

#if !defined(BSP_USING_I2C1) && !defined(BSP_USING_I2C2) && !defined(BSP_USING_I2C3) && !defined(BSP_USING_I2C4)
#error "Please define at least one BSP_USING_I2Cx"
/* this driver can be disabled at menuconfig → RT-Thread Components → Device Drivers */
#endif

static const struct stm32_soft_i2c_config soft_i2c_config[] =
{
#ifdef BSP_USING_I2C1
    I2C1_BUS_CONFIG,
#endif
#ifdef BSP_USING_I2C2
    I2C2_BUS_CONFIG,
#endif
#ifdef BSP_USING_I2C3
    I2C3_BUS_CONFIG,
#endif
#ifdef BSP_USING_I2C4
    I2C4_BUS_CONFIG,
#endif
};

static struct stm32_i2c i2c_obj[sizeof(soft_i2c_config) / sizeof(soft_i2c_config[0])];

/**
 * This function initializes the i2c pin.
 *
 * @param Stm32 i2c dirver class.
 */
static void stm32_i2c_gpio_init(struct stm32_i2c *i2c)
{
    struct stm32_soft_i2c_config* cfg = (struct stm32_soft_i2c_config*)i2c->ops.data;

    rt_pin_mode(cfg->scl, PIN_MODE_OUTPUT_OD);
    rt_pin_mode(cfg->sda, PIN_MODE_OUTPUT_OD);

    rt_pin_write(cfg->scl, PIN_HIGH);
    rt_pin_write(cfg->sda, PIN_HIGH);
}

/**
 * This function sets the sda pin.
 *
 * @param Stm32 config class.
 * @param The sda pin state.
 */
static void stm32_set_sda(void *data, rt_int32_t state)
{
    struct stm32_soft_i2c_config* cfg = (struct stm32_soft_i2c_config*)data;
    if (state)
    {
        rt_pin_write(cfg->sda, PIN_HIGH);
    }
    else
    {
        rt_pin_write(cfg->sda, PIN_LOW);
    }
}

/**
 * This function sets the scl pin.
 *
 * @param Stm32 config class.
 * @param The scl pin state.
 */
static void stm32_set_scl(void *data, rt_int32_t state)
{
    struct stm32_soft_i2c_config* cfg = (struct stm32_soft_i2c_config*)data;
    if (state)
    {
        rt_pin_write(cfg->scl, PIN_HIGH);
    }
    else
    {
        rt_pin_write(cfg->scl, PIN_LOW);
    }
}

/**
 * This function gets the sda pin state.
 *
 * @param The sda pin state.
 */
static rt_int32_t stm32_get_sda(void *data)
{
    struct stm32_soft_i2c_config* cfg = (struct stm32_soft_i2c_config*)data;
    return rt_pin_read(cfg->sda);
}

/**
 * This function gets the scl pin state.
 *
 * @param The scl pin state.
 */
static rt_int32_t stm32_get_scl(void *data)
{
    struct stm32_soft_i2c_config* cfg = (struct stm32_soft_i2c_config*)data;
    return rt_pin_read(cfg->scl);
}
/**
 * The time delay function.
 *
 * @param microseconds.
 */
static void stm32_udelay(rt_uint32_t us)
{
    rt_uint32_t ticks;
    rt_uint32_t told, tnow, tcnt = 0;
    rt_uint32_t reload = SysTick->LOAD;

    ticks = us * reload / (1000000 / RT_TICK_PER_SECOND);
    told = SysTick->VAL;
    while (1)
    {
        tnow = SysTick->VAL;
        if (tnow != told)
        {
            if (tnow < told)
            {
                tcnt += told - tnow;
            }
            else
            {
                tcnt += reload - tnow + told;
            }
            told = tnow;
            if (tcnt >= ticks)
            {
                break;
            }
        }
    }
}

static const struct rt_i2c_bit_ops stm32_bit_ops_default =
{
    .data     = RT_NULL,
    .set_sda  = stm32_set_sda,
    .set_scl  = stm32_set_scl,
    .get_sda  = stm32_get_sda,
    .get_scl  = stm32_get_scl,
    .udelay   = stm32_udelay,
    .delay_us = 1,
    .timeout  = 100
};

/**
 * if i2c is locked, this function will unlock it
 *
 * @param stm32 config class
 *
 * @return RT_EOK indicates successful unlock.
 */
static rt_err_t stm32_i2c_bus_unlock(const struct stm32_soft_i2c_config *cfg)
{
    rt_int32_t i = 0;

    if (PIN_LOW == rt_pin_read(cfg->sda))
    {
        while (i++ < 9)
        {
            rt_pin_write(cfg->scl, PIN_HIGH);
            stm32_udelay(100);
            rt_pin_write(cfg->scl, PIN_LOW);
            stm32_udelay(100);
        }
    }
    if (PIN_LOW == rt_pin_read(cfg->sda))
    {
        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}

/* I2C initialization function */
int rt_hw_i2c_init(void)
{
    rt_size_t obj_num = sizeof(i2c_obj) / sizeof(struct stm32_i2c);
    rt_err_t result;

    for (int i = 0; i < obj_num; i++)
    {
        i2c_obj[i].ops = stm32_bit_ops_default;
        i2c_obj[i].ops.data = (void*)&soft_i2c_config[i];
        i2c_obj[i].i2c2_bus.priv = &i2c_obj[i].ops;
        stm32_i2c_gpio_init(&i2c_obj[i]);
        result = rt_i2c_bit_add_bus(&i2c_obj[i].i2c2_bus, soft_i2c_config[i].bus_name);
        RT_ASSERT(result == RT_EOK);
        stm32_i2c_bus_unlock(&soft_i2c_config[i]);
        
        LOG_D("software simulation %s init done, pin scl: %d, pin sda %d",
        soft_i2c_config[i].bus_name, 
        soft_i2c_config[i].scl, 
        soft_i2c_config[i].sda);
    }

    return RT_EOK;
}
INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_i2c_init);

#endif /* RT_USING_I2C */

然后就一切正常了：

最開(kāi)始我以為是設(shè)置問(wèn)題，當(dāng)時(shí)陷入里面想不明白，隔了幾天回頭想想，好像是以前有人問(wèn)我加載軟件包沒(méi)用，我自己測(cè)試了一下給了回復(fù)，但是當(dāng)時(shí)還是 RT-Thread 記錄專欄剛開(kāi)始，不需要用到軟件包，然后自己因?yàn)橐恍┚嬲`刪除了 這個(gè)文件 (灬? ?灬)…

到頭來(lái)想起來(lái)原來(lái)還是自己曾經(jīng)的誤操作… 尷尬…… 這種問(wèn)題確實(shí)在實(shí)際中會(huì)遇到……，所以提醒一下自己。

二、溫濕度傳感器軟件包

前面的莫名的問(wèn)題太影響心情了，緩一緩希望接下來(lái)一切順利。

2.1 添加及基本測(cè)試

對(duì)于我們使用的溫濕度傳感器，原理圖上畫的是 HTU21D ，是和 sht21 pin to pin 的程序也一樣的溫濕度傳感器，我們?cè)谲浖?a target="_blank">中心找到 sht2x 軟件包，如下圖：

軟件包并不需要過(guò)多的設(shè)置：

添加軟件包完成，保存后重新編譯工程燒錄，可以看到有 sht20 的指令：

溫濕度讀取測(cè)試：

2.2 程序中使用

上面我們通過(guò)命令行測(cè)試了軟件包，使用起來(lái)感覺(jué)特別簡(jiǎn)單是不是，那么我們?cè)诔绦蛑性趺凑{(diào)用呢？

從軟件包的說(shuō)明文檔里面可以查看到他的操作API(只看我們測(cè)試用到的幾個(gè))：

/*
根據(jù)總線名稱，自動(dòng)初始化對(duì)應(yīng)的 SHT20 設(shè)備
參數(shù)	描述
name	i2c 設(shè)備名稱
返回	描述
!= NULL	將返回 sht20 設(shè)備對(duì)象
= NULL	查找失敗
*/
sht20_device_t sht20_init(const char *i2c_bus_name)

/*
讀取溫度
參數(shù)	描述
dev	sht20 設(shè)備對(duì)象
返回	描述
!= 0.0	測(cè)量溫度值
=0.0	測(cè)量失敗
*/
float sht20_read_temperature(sht20_device_t dev)

/*
讀取濕度
參數(shù)	描述
dev	sht20設(shè)備對(duì)象
返回	描述
!= 0.0	測(cè)量濕度值
=0.0	測(cè)量失敗
*/
float sht20_read_humidity(sht20_device_t dev)

我們用圖文的方式說(shuō)明一下，還是很簡(jiǎn)單的：

測(cè)試結(jié)果：

三、EEPROM 軟件包

我們用的EEPROM 24C02，也有對(duì)應(yīng)的軟件包，有了上面傳感器的例子，我們使用起來(lái)就很順手了。

3.1 添加及基本測(cè)試

我們?cè)谲浖行恼业?at24cxx 軟件包，如下圖：

軟件包并不需要過(guò)多的設(shè)置：

添加軟件包完成，保存后重新編譯工程燒錄，可以看到有 at24cxx 的指令：

EEPROM讀取測(cè)試：

這個(gè)指令讀取有點(diǎn)小疑問(wèn)，還不確定是從哪里開(kāi)始讀，讀多少，也不知道從哪里開(kāi)始寫，寫多少。
但是沒(méi)有關(guān)系，我們?nèi)绻诔绦蛑惺褂茫侵苯诱{(diào)用軟件包提供的 API。

3.2 程序中使用

從軟件包的說(shuō)明文檔里面可以查看到他的操作API，或者直接找軟件包的文件：

這幾個(gè)函數(shù)比較簡(jiǎn)單，從函數(shù)聲明都能知道其使用方法，我們用圖文的方式說(shuō)明一下，首先是初始化：

接著是讀寫操作：

測(cè)試結(jié)果：

結(jié)語(yǔ)

本文應(yīng)該是很簡(jiǎn)單的軟件包使用測(cè)試，沒(méi)想到和上一篇文章一樣，測(cè)試起來(lái)都不是那么順利，各種坎坷 = =！

??
也正是說(shuō)明不管東西有多簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用過(guò)程中，難免會(huì)遇到一些意想不到的問(wèn)題，理論知識(shí)是我們的立根之本，但是實(shí)際的操作才能讓我們歷經(jīng)洗禮！

??
RT-Thread 組件與軟件包部分使用的方式都差不多，我們暫時(shí)就更新這些，那么到目前為止 RT-Thread 專欄部分的內(nèi)容也差不多可以完結(jié)了，有理論，有問(wèn)題，有測(cè)試，有應(yīng)用。

??
如果后期還有比較典型的應(yīng)用，我會(huì)繼續(xù)把專欄完善，希望大家多多支持！謝謝！

審核編輯：湯梓紅