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[导读]前面我们学习了RTT的ADC设备的使用,文章链接: RT-Thread ADC设备学习笔记 I2C的基本原理之前在公众号就有相应的文章了,很早之前发的,接下来我们来学习RT-Thread I2C总线设备的使用!这是RTT官方设计的一个软件框架,学习一个新东西,还是一样,我个人主张

前面我们学习了RTT的ADC设备的使用,文章链接:

RT-Thread ADC设备学习笔记

I2C的基本原理之前在公众号就有相应的文章了,很早之前发的,接下来我们来学习RT-Thread I2C总线设备的使用!这是RTT官方设计的一个软件框架,学习一个新东西,还是一样,我个人主张带着需求去学习,而不是漫无目的的去学,有了需求驱动,并且是一个努力付出就可以拥有的成果,那么这还不容易嘛!

如何看懂时序图(以SPI/I2C为例)

浅谈总线通信机制(通信基础+串口+I2C)

我们接下来将基于小熊派开发平台进行实践。

1、实践需求

1.1 硬件配置

LED、光强模块

1.2 软件需求

设备开机,当在串口终端输入bh1750_cmd on时,光强协议数据开始打印,底板LED灯闪烁,当光强值>100lux时,开启光强模块上的高亮LED灯,反之熄灭。关闭终端输入,开启上位机,能够看到当前实时的光强数据曲线展示。

当在串口终端输入bh1750_cmd off数据关闭打印,协议数据停止打印,底板+光强模块上的高亮LED灯熄灭。

这两个功能之前我们都有在Keil MDK上结合stm32cubeMX实现过

基于小熊派光强传感器BH1750实践(multi_timer+状态机工程应用)

基于小熊派光强传感器BH1750状态机驱动项目升级(带LCD屏显示)

基于小熊派光强传感器BH1750状态机驱动项目再度升级(带上位机曲线显示)

很多东西都已经有了,我们就不重复造相同的轮子了,直接白嫖过来用。本节,我们将会学习到RT-Thread I2C总线设备的基本使用。

接下来,我们将基于RT-Thread Studio来构建。

2、开始实践

上一节我们已经熟悉了怎么创建工程和配置项目了,这节我们直接略过这两步操作,直接看硬件图。

2.1 硬件原理图

参考上面文章给出的文章链接。

2.2 软件功能实现

根据官方给出的文档,这里在IDE上就可以点击打开,非常的方便快捷,另外RT-Thread会有代码实例,帮助我们初学者快速上手!I2C设备驱动使用起来非常简单,就两个接口,分别是:

  • rt_device_find
  • rt_i2c_transfer

接口1:rt_device_find 查找 I2C 总线设备

rt_device_t rt_device_find(const char* name);
参数 描述
name I2C 总线设备名称
返回 ——
设备句柄 查找到对应设备将返回相应的设备句柄
RT_NULL 没有找到相应的设备对象

这个name我们后面写的是"i2c1",因为光强传感器在i2c1这个位置。

接口2:rt_i2c_transfer 数据传输

rt_size_t rt_i2c_transfer(struct rt_i2c_bus_device *bus,
struct rt_i2c_msg msgs[],
rt_uint32_t num);
参数 描述
bus I2C 总线设备句柄
msgs[] 待传输的消息数组指针
num 消息数组的元素个数
返回 ——
消息数组的元素个数 成功
错误码 失败

在这里,我们看到有两个结构体形参。

struct rt_i2c_bus_device

/*for i2c bus driver*/
struct rt_i2c_bus_device
{
struct rt_device parent; /*继承了rt_device*/
const struct rt_i2c_bus_device_ops *ops; /*I2C设备的操作方法*/
rt_uint16_t flags; /*I2C设备参数*/
rt_uint16_t addr; /*I2C设备地址*/
struct rt_mutex lock; /*互斥量*/
rt_uint32_t timeout; /*I2C设备获取等待时间*/
rt_uint32_t retries; /*I2C设备获取次数*/
void *priv; /*I2C设备的私有数据指针*/
};

struct rt_i2c_msg

struct rt_i2c_msg
{
rt_uint16_t addr; /* 从机地址(支持7位或10位) */
rt_uint16_t flags; /* 读、写标志等 */
rt_uint16_t len; /* 读写数据字节数 */
rt_uint8_t *buf; /* 读写数据缓冲区指针 */
};
其中读、写标志flags取值范围如下:
#define RT_I2C_WR 0x0000 /* 写标志 */
#define RT_I2C_RD (1u << 0) /* 读标志 */
#define RT_I2C_ADDR_10BIT (1u << 2) /* 10 位地址模式 */
#define RT_I2C_NO_START (1u << 4) /* 无开始条件 */
#define RT_I2C_IGNORE_NACK (1u << 5) /* 忽视 NACK */
#define RT_I2C_NO_READ_ACK (1u << 6) /* 读的时候不发送 ACK */

从前面几篇文章可以知道,光强模块的从机地址是0x23,所以当我们要给光强模块写数据的时候,参数填充后调用rt_i2c_transfer发送

struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = 0x23;
msgs.flags = RT_I2C_WR; //写标志
msgs.len = 1;
msgs.buf = (rt_uint8_t*) &cmd;
if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 1) == 1)
return RT_EOK;
else
return -RT_ERROR;

当我们读取光强数据的时候,参数填充后调用rt_i2c_transfer

struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = BH1750_DEVICE_ADDR;
msgs.flags = 0x23; //读标志
msgs.len = 2; //光强模块返回的是2个字节的数据
msgs.buf = dat; //要读的数据
if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 2) == 2)
return RT_EOK;
else
return -RT_ERROR;

了解了基本使用方法以后,我们接下来就可以用了,直接看程序:

/*
* Copyright (c) 2006-2019, RT-Thread Development Team
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2019-09-09 RT-Thread first version
*/

#include <rtthread.h>
#include <board.h>
#include <rtdevice.h>

#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

typedef struct
{
rt_uint32_t serial_number;
rt_uint16_t light_lux_value;
rt_uint8_t led_flag :1;
rt_uint8_t plot_flag :1;
rt_uint8_t cnt;
} Sensor_handlerDef;
Sensor_handlerDef light_sensor;

#define LED0_PIN GET_PIN(B, 9)
#define LED1_PIN GET_PIN(C, 13)

#define ONCE_H_MODE 0x20
#define BH1750_DEVICE_ADDR 0x23
#define BH1750_DRI_NAME "i2c1"
static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL;

rt_err_t BH1750_WR(rt_uint8_t cmd);
rt_err_t BH1750_RD(rt_uint8_t* dat);
rt_uint16_t BH1750_Dat_To_Lux(rt_uint8_t* dat);

int main(void)
{
rt_uint8_t dat[2] = { 0 };
char procol_buf[20] = { 0 };
static rt_uint8_t status = 0;

light_sensor.led_flag = 0;
light_sensor.plot_flag = 0;
light_sensor.serial_number = 0;
light_sensor.light_lux_value = 0;

rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_mode(LED1_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

/* 查找I2C总线设备,获取I2C总线设备句柄 */
i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device*) rt_device_find(BH1750_DRI_NAME);
if (RT_NULL == i2c_bus)
return -RT_ERROR;

while (1)
{
switch (status)
{
//发送指令给BH1750
case 0:
BH1750_WR(ONCE_H_MODE);
light_sensor.cnt = 0;
status = 1;
break;
//延时150ms
case 1:
light_sensor.cnt++;
if (light_sensor.cnt > 150)
{
light_sensor.cnt = 0;
if (light_sensor.led_flag)
rt_pin_write(LED1_PIN, 1);
status = 2;
}
else
{
rt_thread_mdelay(1);
}
break;
//开始读取光强
case 2:
if (light_sensor.plot_flag)
{
if (light_sensor.serial_number > 65535)
light_sensor.serial_number = 0;
BH1750_RD(dat);
light_sensor.light_lux_value = BH1750_Dat_To_Lux(dat);
if (light_sensor.light_lux_value > 100)
rt_pin_write(LED0_PIN, 0);
else
rt_pin_write(LED0_PIN, 1);
rt_memset(procol_buf, 0, 20);
rt_sprintf((char *) procol_buf, "%d%d%d%d%d %d%d%d%d%d", light_sensor.serial_number / 10000,
light_sensor.serial_number / 1000 % 100 % 10, light_sensor.serial_number / 100 % 10,
light_sensor.serial_number / 10 % 10, light_sensor.serial_number % 10,
light_sensor.light_lux_value / 10000, light_sensor.light_lux_value / 1000 % 100 % 10,
light_sensor.light_lux_value / 100 % 10, light_sensor.light_lux_value / 10 % 10,
light_sensor.light_lux_value % 10);
rt_kprintf("%s \r\n", procol_buf);
if (light_sensor.led_flag)
rt_pin_write(LED1_PIN, 0);
light_sensor.serial_number++;
}
status = 0;
break;
default:
break;
}
}
return RT_EOK;
}

/*命令控制*/
static int bh1750_cmd(int argc, char *argv[])
{
char *cmd_str[] = { "bh1750_cmd", "on", "off" };
if (argc < 2 || argc > 2)
{
rt_kprintf("cmd input error!\n");
return -1;
}
if (rt_strcmp(argv[0], cmd_str[0]) == 0)
{
if (rt_strcmp(argv[1], cmd_str[1]) == 0)
{
rt_kprintf("Open bh1750\n");
light_sensor.plot_flag = 1;
light_sensor.led_flag = 1;
light_sensor.serial_number = 0 ;
}
else if (rt_strcmp(argv[1], cmd_str[2]) == 0)
{
rt_kprintf("Close bh1750\n");
light_sensor.cnt = 0;
light_sensor.led_flag = 0;
light_sensor.plot_flag = 0;
light_sensor.serial_number = 0 ;
rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_LOW);
rt_pin_write(LED1_PIN, PIN_LOW);
}
else
{
rt_kprintf("cmd para input error!\n");
return -3;
}
}
else
{
rt_kprintf("cmd input error!\n");
return -2;
}
return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(bh1750_cmd, bh1750 open or close);

/*BH1750写数据*/
rt_err_t BH1750_WR(rt_uint8_t cmd)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = BH1750_DEVICE_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_WR;
msgs.len = 1;
msgs.buf = (rt_uint8_t*) &cmd;
if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 1) == 1)
return RT_EOK;
else
return -RT_ERROR;
}

/*BH1750读数据*/
rt_err_t BH1750_RD(rt_uint8_t* dat)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = BH1750_DEVICE_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_RD;
msgs.len = 2;
msgs.buf = dat;
if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msgs, 2) == 2)
return RT_EOK;
else
return -RT_ERROR;
}

/**
* @brief 将BH1750的两个字节数据转换为光照强度值(0-65535)
* @param dat —— 存储光照强度的地址(两个字节数组)
* @retval 成功 —— 返回光照强度值
*/
rt_uint16_t BH1750_Dat_To_Lux(rt_uint8_t* dat)
{
rt_uint16_t lux = 0;
lux = dat[0];
lux <<= 8;
lux += dat[1];
lux = (int) (lux / 1.2);
return lux;
}

编写程序完成以后,还没完呢!我们还要做一系列设置,才能把I2C用起来,在board.h中I2C部分,看到这么一段话:

/*-------------------------- I2C CONFIG BEGIN --------------------------*/

/** if you want to use i2c bus(soft simulate) you can use the following instructions.
*
* STEP 1, open i2c driver framework(soft simulate) support in the RT-Thread Settings file
*
* STEP 2, define macro related to the i2c bus
* such as #define BSP_USING_I2C1
*
* STEP 3, according to the corresponding pin of i2c port, modify the related i2c port and pin information
* such as #define BSP_I2C1_SCL_PIN GET_PIN(port, pin) -> GET_PIN(C, 11)
* #define BSP_I2C1_SDA_PIN GET_PIN(port, pin) -> GET_PIN(C, 12)
*/

所以我们直接配置我们光强模块能读的管脚

#define BSP_USING_I2C1
#ifdef BSP_USING_I2C1
#define BSP_I2C1_SCL_PIN GET_PIN(B, 6)
#define BSP_I2C1_SDA_PIN GET_PIN(B, 7)
#endif

在RT-Thread Settings把软件模拟I2C的选项给勾选上!

下载测试

打开IDE自己内置的串口:

看看支持哪些指令:

可以看到,bh1750_cmd这个命令是我们添加进来的。

当在终端输入bh1750_cmd on时:

关掉自带的串口,打开上位机,可以看到光强的数据以曲线的形式进行显示

(这个小熊派的综合测试上位机最后会开源,尽请期待!)

当在终端输入bh1750_cmd off时:

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往期精彩

RT-Thread PIN设备学习笔记

RT-Thread ADC设备学习笔记

RT-Thread UART设备驱动框架初体验(中断方式接收带\r\n的数据)

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