代码拉取完成，页面将自动刷新
同步操作将从 RT-Thread/docs-online 强制同步，此操作会覆盖自 Fork 仓库以来所做的任何修改，且无法恢复！！！
确定后同步将在后台操作，完成时将刷新页面，请耐心等待。
I2C（Inter Integrated Circuit）总线是 PHILIPS 公司开发的一种半双工、双向二线制同步串行总线。I2C 总线传输数据时只需两根信号线，一根是双向数据线 SDA（serial data），另一根是双向时钟线 SCL（serial clock）。SPI 总线有两根线分别用于主从设备之间接收数据和发送数据，而 I2C 总线只使用一根线进行数据收发。
I2C 和 SPI 一样以主从的方式工作，不同于 SPI 一主多从的结构，它允许同时有多个主设备存在，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，主设备启动数据传输并产生时钟信号，从设备被主设备寻址，同一时刻只允许有一个主设备。如下图所示：
如下图所示为 I2C 总线主要的数据传输格式：
当总线空闲时，SDA 和 SCL 都处于高电平状态，当主机要和某个从机通讯时，会先发送一个开始条件，然后发送从机地址和读写控制位，接下来传输数据（主机发送或者接收数据），数据传输结束时主机会发送停止条件。传输的每个字节为8位，高位在前，低位在后。数据传输过程中的不同名词详解如下所示：
开始条件： SCL 为高电平时，主机将 SDA 拉低，表示数据传输即将开始。
从机地址： 主机发送的第一个字节为从机地址，高 7 位为地址，最低位为 R/W 读写控制位，1 表示读操作，0 表示写操作。一般从机地址有 7 位地址模式和 10 位地址模式两种，如果是 10 位地址模式，第一个字节的头 7 位 是 11110XX 的组合，其中最后两位（XX）是 10 位地址的两个最高位，第二个字节为 10 位从机地址的剩下8位，如下图所示：
应答信号： 每传输完成一个字节的数据，接收方就需要回复一个 ACK（acknowledge）。写数据时由从机发送 ACK，读数据时由主机发送 ACK。当主机读到最后一个字节数据时，可发送 NACK（Not acknowledge）然后跟停止条件。
数据： 从机地址发送完后可能会发送一些指令，依从机而定，然后开始传输数据，由主机或者从机发送，每个数据为 8 位，数据的字节数没有限制。
重复开始条件： 在一次通信过程中，主机可能需要和不同的从机传输数据或者需要切换读写操作时，主机可以再发送一个开始条件。
停止条件： 在 SDA 为低电平时，主机将 SCL 拉高并保持高电平，然后在将 SDA 拉高，表示传输结束。
一般情况下 MCU 的 I2C 器件都是作为主机和从机通讯，在 RT-Thread 中将 I2C 主机虚拟为 I2C总线设备，I2C 从机通过 I2C 设备接口和 I2C 总线通讯，相关接口如下所示：
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| rt_device_find() | 根据 I2C 总线设备名称查找设备获取设备句柄 |
| rt_i2c_transfer() | 传输数据 |
在使用 I2C 总线设备前需要根据 I2C 总线设备名称获取设备句柄，进而才可以操作 I2C 总线设备，查找设备函数如下所示，
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 |
一般情况下，注册到系统的 I2C 设备名称为 i2c0 ，i2c1等，使用示例如下所示：
#define AHT10_I2C_BUS_NAME "i2c1" /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus; /* I2C总线设备句柄 */
/* 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(name);
获取到 I2C 总线设备句柄就可以使用 rt_i2c_transfer() 进行数据传输。函数原型如下所示：
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 |
和 SPI 总线的自定义传输接口一样，I2C 总线的自定义传输接口传输的数据也是以一个消息为单位。参数 msgs[] 指向待传输的消息数组，用户可以自定义每条消息的内容，实现 I2C 总线所支持的 2 种不同的数据传输模式。如果主设备需要发送重复开始条件，则需要发送 2 个消息。
[!NOTE] 注：此函数会调用 rt_mutex_take(), 不能在中断服务程序里面调用，会导致 assertion 报错。
I2C 消息数据结构原型如下：
struct rt_i2c_msg
{
rt_uint16_t addr; /* 从机地址 */
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 */
}
从机地址 addr：支持 7 位和 10 位二进制地址，需查看不同设备的数据手册 。
[!NOTE] 注：RT-Thread I2C 设备接口使用的从机地址均不包含读写位，读写位控制需修改标志 flags。
标志 flags 可取值为以下宏定义，根据需要可以与其他宏使用位运算 “|” 组合起来使用。
#define RT_I2C_WR 0x0000 /* 写标志，不可以和读标志进行“|”操作 */
#define RT_I2C_RD (1u << 0) /* 读标志，不可以和写标志进行“|”操作 */
#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 */
#define RT_I2C_NO_STOP (1u << 7) /* 不发送结束位 */
使用示例如下所示：
#define AHT10_I2C_BUS_NAME "i2c1" /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define AHT10_ADDR 0x38 /* 从机地址 */
struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus; /* I2C总线设备句柄 */
/* 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(name);
/* 读传感器寄存器数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = AHT10_ADDR; /* 从机地址 */
msgs.flags = RT_I2C_RD; /* 读标志 */
msgs.buf = buf; /* 读写数据缓冲区指针 */
msgs.len = len; /* 读写数据字节数 */
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
以下两个读写函数封装自 rt_i2c_transfer() 函数，用于读写I2C从设备的数据，更加简单易用，推荐使用。
向 I2C 从设备发送数据：
rt_size_t rt_i2c_master_send(struct rt_i2c_bus_device *bus,
rt_uint16_t addr,
rt_uint16_t flags,
const rt_uint8_t *buf,
rt_uint32_t count);
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| bus | I2C 总线设备句柄 |
| addr | I2C 从设备地址 |
| flags | 标志位，可为上文提到的除 RT_I2C_WR RT_I2C_RD之外的其他标志位，可以进行 “|” 操作 |
| buf | 待数据数据缓冲区 |
| count | 待发送数据大小（单位：字节） |
| 返回 | —— |
| 消息数组的元素个数 | 成功 |
| 错误码 | 失败 |
从 I2C 从设备读取数据，数据会放在缓冲区中：
rt_size_t rt_i2c_master_recv(struct rt_i2c_bus_device *bus,
rt_uint16_t addr,
rt_uint16_t flags,
rt_uint8_t *buf,
rt_uint32_t count);
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| bus | I2C 总线设备句柄 |
| addr | I2C 从设备地址 |
| flags | 标志位，可为上文提到的除 RT_I2C_WR RT_I2C_RD之外的其他标志位，可以进行 “|” 操作 |
| buf | 数据缓冲区 |
| count | 缓冲区大小（单位：字节，要大于等于最大接收到的数据长度） |
| 返回 | —— |
| 消息数组的元素个数 | 成功 |
| 错误码 | 失败 |
有时，I2C数据需要通过多次函数拼接而成，通过如下方法，可以实现拼接发送一条I2C数据，数据内容为 prefix_buffer + buffer：
rt_i2c_master_send(_i2c_bus_dev, _addr, RT_I2C_NO_STOP, prefix_buffer, prefix_len); /* 只发送起始位，不发送停止位 */
rt_i2c_master_send(_i2c_bus_dev, _addr, RT_I2C_NO_START, buffer, len); /* 不发送起始位，只发送停止位 */
I2C 设备的具体使用方式可以参考如下示例代码，示例代码的主要步骤如下：
首先根据 I2C 设备名称查找 I2C 名称，获取设备句柄，然后初始化 aht10 传感器。
控制传感器的两个函数为写传感器寄存器 write_reg() 和读传感器寄存器 read_regs()，这两个函数分别调用了 rt_i2c_transfer() 传输数据。读取温湿度信息的函数 read_temp_humi() 则是调用这两个函数完成功能。
/*
* 程序清单：这是一个 I2C 设备使用例程
* 例程导出了 i2c_aht10_sample 命令到控制终端
* 命令调用格式：i2c_aht10_sample i2c1
* 命令解释：命令第二个参数是要使用的I2C总线设备名称，为空则使用默认的I2C总线设备
* 程序功能：通过 I2C 设备读取温湿度传感器 aht10 的温湿度数据并打印
*/
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#define AHT10_I2C_BUS_NAME "i2c1" /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define AHT10_ADDR 0x38 /* 从机地址 */
#define AHT10_CALIBRATION_CMD 0xE1 /* 校准命令 */
#define AHT10_NORMAL_CMD 0xA8 /* 一般命令 */
#define AHT10_GET_DATA 0xAC /* 获取数据命令 */
static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL; /* I2C总线设备句柄 */
static rt_bool_t initialized = RT_FALSE; /* 传感器初始化状态 */
/* 写传感器寄存器 */
static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t *data)
{
rt_uint8_t buf[3];
struct rt_i2c_msg msgs;
rt_uint32_t buf_size = 1;
buf[0] = reg; //cmd
if (data != RT_NULL)
{
buf[1] = data[0];
buf[2] = data[1];
buf_size = 3;
}
msgs.addr = AHT10_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_WR;
msgs.buf = buf;
msgs.len = buf_size;
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
/* 读传感器寄存器数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = AHT10_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_RD;
msgs.buf = buf;
msgs.len = len;
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
static void read_temp_humi(float *cur_temp, float *cur_humi)
{
rt_uint8_t temp[6];
write_reg(i2c_bus, AHT10_GET_DATA, RT_NULL); /* 发送命令 */
rt_thread_mdelay(400);
read_regs(i2c_bus, 6, temp); /* 获取传感器数据 */
/* 湿度数据转换 */
*cur_humi = (temp[1] << 12 | temp[2] << 4 | (temp[3] & 0xf0) >> 4) * 100.0 / (1 << 20);
/* 温度数据转换 */
*cur_temp = ((temp[3] & 0xf) << 16 | temp[4] << 8 | temp[5]) * 200.0 / (1 << 20) - 50;
}
static void aht10_init(const char *name)
{
rt_uint8_t temp[2] = {0, 0};
/* 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(name);
if (i2c_bus == RT_NULL)
{
rt_kprintf("can't find %s device!\n", name);
}
else
{
write_reg(i2c_bus, AHT10_NORMAL_CMD, temp);
rt_thread_mdelay(400);
temp[0] = 0x08;
temp[1] = 0x00;
write_reg(i2c_bus, AHT10_CALIBRATION_CMD, temp);
rt_thread_mdelay(400);
initialized = RT_TRUE;
}
}
static void i2c_aht10_sample(int argc, char *argv[])
{
float humidity, temperature;
char name[RT_NAME_MAX];
humidity = 0.0;
temperature = 0.0;
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(name, AHT10_I2C_BUS_NAME, RT_NAME_MAX);
}
if (!initialized)
{
/* 传感器初始化 */
aht10_init(name);
}
if (initialized)
{
/* 读取温湿度数据 */
read_temp_humi(&temperature, &humidity);
rt_kprintf("read aht10 sensor humidity : %d.%d %%\n", (int)humidity, (int)(humidity * 10) % 10);
if( temperature >= 0 )
{
rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C\n", (int)temperature, (int)(temperature * 10) % 10);
}
else
{
rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C\n", (int)temperature, (int)(-temperature * 10) % 10);
}
}
else
{
rt_kprintf("initialize sensor failed!\n");
}
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(i2c_aht10_sample, i2c aht10 sample);
此处可能存在不合适展示的内容，页面不予展示。您可通过相关编辑功能自查并修改。
如您确认内容无涉及 不当用语 / 纯广告导流 / 暴力 / 低俗色情 / 侵权 / 盗版 / 虚假 / 无价值内容或违法国家有关法律法规的内容，可点击提交进行申诉，我们将尽快为您处理。
