RT-Thread记录（十八、I2C软件包 — 温湿度传感器 SHT21与EEPROM 24C02）_矜辰所致

大大的周 02-07 2945

本文学习测试一下几款典型设备的 RT-Thread I2C软件包

目录前言一、RT-Thread I2C 总线注册1.1 I2C 设备使用步骤1.2 检查问题二、温湿度传感器软件包2.1 添加及基本测试2.2 程序中使用三、EEPROM 软件包3.1 添加及基本测试3.2 程序中使用结语

前言

组件与软件包部分之前文章我们学习了 2 个组件： SFUD组件与 AT组件。 RT-Thread 丰富的生态系统，除了一些标准的组件，还支持各种各样的软件包，上一篇文章我们已经接触过 at_device 软件包。在实际应用中很多常用的设备，都有开发者已经写好了软件包，我们可以直接添加到自己的工程使用。

本文我们就以我们常用的 I2C 设备为例，说明一下软件包的使用方式。

专栏更新到这里已经可以结尾了，组件与软件包我们只做使用记录说明，目的在于介绍一下如何使用现成的组件和软件包，所有的包中都有作者写的 README 文件，这是最权威也最值得参考的文件，大家都可以看到说明和使用方式。

说明，本文的 I2C 接口为软件 I2C。

在开发板上，我们有2个 I2C 设备，一个是 EEPROM 24C02 和一个温湿度传感器 SHT21。

EEPROM：

温湿度传感器：

在 RT-Thread 专栏应用篇中，我们已经实现过 I2C 代码的移植，成功读取到了温湿度的数据，这里我再次测试，是通过 RT-Thread 软件包的使用实现数据读取。

?? 本 RT-Thread 专栏记录的开发环境： RT-Thread记录（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境及配合CubeMX开发快速上手） RT-Thread记录（二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析） ?? RT-Thread 内核篇系列博文链接： RT-Thread记录（三、RT-Thread 线程操作函数及线程管理与FreeRTOS的比较） RT-Thread记录（四、RT-Thread 时钟节拍和软件定时器） RT-Thread记录（五、RT-Thread 临界区保护） RT-Thread记录（六、IPC机制之信号量、互斥量和事件集） RT-Thread记录（七、IPC机制之邮箱、消息队列） RT-Thread记录（八、理解 RT-Thread 内存管理） RT-Thread记录（九、RT-Thread 中断处理与阶段小结） ?? 在STM32L051C8 上使用 RT-Thread 应用篇系列博文连接： RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (一、无线温湿度传感器之新建项目) RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (二、无线温湿度传感器之 CubeMX配置) RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (三、无线温湿度传感器之 I2C通讯) RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (四、无线温湿度传感器之串口通讯) ?? RT-Thread 设备篇系列博文链接： RT-Thread记录（十、全面认识 RT-Thread I/O 设备模型） RT-Thread记录（十一、I/O 设备模型之UART设备 — 源码解析） RT-Thread记录（十二、I/O 设备模型之UART设备 — 使用测试） RT-Thread记录（十三、I/O 设备模型之PIN设备） RT-Thread记录（十四、I/O 设备模型之ADC设备） RT-Thread记录（十五、I/O 设备模型之SPI设备） ?? RT-Thread 组件与软件包系列博文链接： RT-Thread记录（十六、SFUD组件 — SPI Flash的读写） RT-Thread记录（十七、AT组件 — ESP8266使用 at_device 软件包联网）

一、RT-Thread I2C 总线注册

我们以前博文讲过，RT-Thread 组件和软件包基本都是基于 RT-Thread 的设备模型，和前面讲的 SPI 设备类似，I2C 设备软件包的使用也需要先注册 I2C 总线设备到 RT-Thread 的设备管理器。

如果没有注册总线，是无法使用软件包的，比如温湿度传感器的 sht2x 软件包测试如下：

1.1 I2C 设备使用步骤

有了以前的学习，注册 I2C 总线对我们来说已经是小菜一碟，直接在board.h中查看软件 I2C 使用步骤：

1、首先，在 RT-Thread Studio 工程中，打开 RT-Thread Settings，使能软件I2C 驱动，如下图所示：

2、根据说明和原理图修改宏定义：

只需要上面2步，I2C 设备的使用前提就准备好了，我们把程序烧录开发本，就可以看到系统在初始化的时候已经自动注册好了2个 I2C 总线：

（出问题了，并没有i2c 总线设备！！！！！！）

1.2 检查问题

上面使用 I2C 设备使能，一切看上去都是没问题了：

我一开始很懵，这么简单的操作我哪里会出问题了，想了很久，然后还搞不明白为什么初始化不会注册i2c总线，最后还是得去看驱动代码？

但是压根没有看到注册总线的驱动函数……

（后面发现并不是studio的问题，应该是自己很久以前的误操作，删除了文件……）

………… 花了 …… 好多时间……

最后我直接从以前的工程中复制了一份文件进来：

/* * 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 <board.h> #include "drv_soft_i2c.h" #include "drv_config.h" #ifdef RT_USING_I2C //#define DRV_DEBUG #define LOG_TAG "drv.i2c" #include <drv_log.h> #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：

最开始我以为是设置问题，当时陷入里面想不明白，隔了几天回头想想，好像是以前博客中有人问我加载软件包没用，我自己测试了一下给了回复，但是当时还是 RT-Thread 记录专栏刚开始，不需要用到软件包，然后自己因为一些警告误删除了这个文件 (灬? ?灬)…

到头来想起来原来还是自己曾经的误操作… 尴尬…… 这种问题确实在实际中会遇到……，所以提醒一下自己。 .

二、温湿度传感器软件包

前面的莫名的问题太影响心情了，缓一缓希望接下来一切顺利。

2.1 添加及基本测试

对于我们使用的温湿度传感器，原理图上花的事 HTU21D ，是和 sht21 pin to pin 的程序也一样的温湿度传感器，我们在软件包中心找到 sht2x 软件包，如下图：

软件包并不需要过多的设置：

添加软件包完成，保存后重新编译工程烧录，可以看到有 sht20 的指令：

温湿度读取测试：

2.2 程序中使用

上面我们通过命令行测试了软件包，使用起来感觉特别简单是不是，那么我们在程序中怎么调用呢？

从软件包的说明文档里面可以查看到他的操作API(只看我们测试用到的几个)：

/* 根据总线名称，自动初始化对应的 SHT20 设备参数描述 name i2c 设备名称返回描述 != NULL 将返回 sht20 设备对象 = NULL 查找失败 */ sht20_device_t sht20_init(const char *i2c_bus_name) /* 读取温度参数描述 dev sht20 设备对象返回描述 != 0.0 测量温度值 =0.0 测量失败 */ float sht20_read_temperature(sht20_device_t dev) /* 读取湿度参数描述 dev sht20设备对象返回描述 != 0.0 测量湿度值 =0.0 测量失败 */ float sht20_read_humidity(sht20_device_t dev)

我们用图文的方式说明一下，还是很简单的：

测试结果：

三、EEPROM 软件包

我们用的EEPROM 24C02，也有对应的软件包，有了上面传感器的例子，我们使用起来就很顺手了。

3.1 添加及基本测试

我们在软件包中心找到 at24cxx 软件包，如下图软件包并不需要过多的设置：

添加软件包完成，保存后重新编译工程烧录，可以看到有 at24cxx 的指令：

EEPROM读取测试：

这个指令读取有点小疑问，还不确定是从哪里开始读，读多少，也不知道从哪里开始写，写多少。但是没有关系，我们如果在程序中使用，是直接调用软件包提供的 API。

3.2 程序中使用

从软件包的说明文档里面可以查看到他的操作API，或者直接找软件包的文件：

这几个函数比较简单，从函数声明都能知道其使用方法，我们用图文的方式说明一下，首先是初始化：