【正点原子Linux连载】第二十六章I2C实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

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第二十六章I2C实验

       I2C是最常用的通信接口，众多的传感器都会提供I2C接口来和主控相连，比如陀螺仪、加速度计、触摸屏等等。所以I2C是做嵌入式开发必须掌握的，I.MX6U有4个I2C接口，可以通过这4个I2C接口来连接一些I2C外设。I.MX6U-ALPHA使用I2C1接口连接了一个距离传感器AP3216C，本章我们就来学习如何使用I.MX6U的I2C接口来驱动AP3216C，读取AP3216C的传感器数据。

26.1 I2C & AP3216C简介26.1.1 I2C简介   

       I2C是很常见的一种总线协议，I2C是NXP公司设计的，I2C使用两条线在主控制器和从机之间进行数据通信。一条是SCL(串行时钟线)，另外一条是SDA(串行数据线)，这两条数据线需要接上拉电阻，总线空闲的时候SCL和SDA处于高电平。I2C总线标准模式下速度可以达到100Kb/S，快速模式下可以达到400Kb/S。I2C总线工作是按照一定的协议来运行的，接下来就看一下I2C协议。

       I2C是支持多从机的，也就是一个I2C控制器下可以挂多个I2C从设备，这些不同的I2C从设备有不同的器件地址，这样I2C主控制器就可以通过I2C设备的器件地址访问指定的I2C设备了，一个I2C总线连接多个I2C设备如图26.1.1.1所示：

图26.1.1.1 I2C多个设备连接结构图

       图26.1.1.1中SDA和SCL这两根线必须要接一个上拉电阻，一般是4.7K。其余的I2C从器件都挂接到SDA和SCL这两根线上，这样就可以通过SDA和SCL这两根线来访问多个I2C设备。

       接下来看一下I2C协议有关的术语：

       1、起始位

       顾名思义，也就是I2C通信起始标志，通过这个起始位就可以告诉I2C从机，“我”要开始进行I2C通信了。在SCL为高电平的时候，SDA出现下降沿就表示为起始位，如图26.1.1.2所示：

图26.1.1.2 I2C通信起始位

       2、停止位

       停止位就是停止I2C通信的标志位，和起始位的功能相反。在SCL位高电平的时候，SDA出现上升沿就表示为停止位，如图26.1.1.3所示：

图26.1.1.3 I2C通信停止位

       3、数据传输

       I2C总线在数据传输的时候要保证在SCL高电平期间，SDA上的数据稳定，因此SDA上的数据变化只能在SCL低电平期间发生，如图26.1.1.4所示：

图26.1.1.4 I2C数据传输

       4、应答信号

       当I2C主机发送完8位数据以后会将SDA设置为输入状态，等待I2C从机应答，也就是等到I2C从机告诉主机它接收到数据了。应答信号是由从机发出的，主机需要提供应答信号所需的时钟，主机发送完8位数据以后紧跟着的一个时钟信号就是给应答信号使用的。从机通过将SDA拉低来表示发出应答信号，表示通信成功，否则表示通信失败。

       5、I2C写时序

       主机通过I2C总线与从机之间进行通信不外乎两个操作：写和读，I2C总线单字节写时序如图26.1.1.5所示：

图26.1.1.5 I2C写时序

       图26.1.1.5就是I2C写时序，我们来看一下写时序的具体步骤：

       1)、开始信号。

       2)、发送I2C设备地址，每个I2C器件都有一个设备地址，通过发送具体的设备地址来决定访问哪个I2C器件。这是一个8位的数据，其中高7位是设备地址，最后1位是读写位，为1的话表示这是一个读操作，为0的话表示这是一个写操作。

       3)、I2C器件地址后面跟着一个读写位，为0表示写操作，为1表示读操作。

       4)、从机发送的ACK应答信号。

       5)、重新发送开始信号。

       6)、发送要写写入数据的寄存器地址。

       7)、从机发送的ACK应答信号。

       8)、发送要写入寄存器的数据。

       9)、从机发送的ACK应答信号。

       10)、停止信号。

       6、I2C读时序

       I2C总线单字节读时序如图26.1.1.6所示：

图26.1.1.6 I2C单字节读时序

       I2C单字节读时序比写时序要复杂一点，读时序分为4大步，第一步是发送设备地址，第二步是发送要读取的寄存器地址，第三步重新发送设备地址，最后一步就是I2C从器件输出要读取的寄存器值，我们具体来看一下这步。

       1)、主机发送起始信号。

       2)、主机发送要读取的I2C从设备地址。

       3)、读写控制位，因为是向I2C从设备发送数据，因此是写信号。

       4)、从机发送的ACK应答信号。

       5)、重新发送START信号。

       6)、主机发送要读取的寄存器地址。

       7)、从机发送的ACK应答信号。

       8)、重新发送START信号。

       9)、重新发送要读取的I2C从设备地址。

       10)、读写控制位，这里是读信号，表示接下来是从I2C从设备里面读取数据。

       11)、从机发送的ACK应答信号。

       12)、从I2C器件里面读取到的数据。

       13)、主机发出NO ACK信号，表示读取完成，不需要从机再发送ACK信号了。

       14)、主机发出STOP信号，停止I2C通信。

       7、I2C多字节读写时序

       又时候我们需要读写多个字节，多字节读写时序和单字节的基本一致，只是在读写数据的时候可以连续发送多个自己的数据，其他的控制时序都是和单字节一样的。

26.1.2 I.MX6U I2C简介

       I.MX6U提供了4个I2C外设，通过这四个I2C外设即可完成与I2C从器件进行通信，I.MX6U的I2C外设特性如下：

       ①、与标准I2C总线兼容。

       ②、多主机运行

       ③、软件可编程的64中不同的串行时钟序列。

       ④、软件可选择的应答位。

       ⑤、开始/结束信号生成和检测。

       ⑥、重复开始信号生成。

       ⑦、确认位生成。

       ⑧、总线忙检测   

       I.MX6U的I2C支持两种模式：标准模式和快速模式，标准模式下I2C数据传输速率最高是100Kbits/s，在快速模式下数据传输速率最高为400Kbits/s。

       我们接下来看一下I2C的几个重要的寄存器，首先看一下I2Cx_IADR(x=1~4)寄存器，这是I2C的地址寄存器，此寄存器结构如图26.1.2.1所示：

图26.1.2.1寄存器I2Cx_IADR结构

       寄存器I2Cx_IADR只有ADR(bit7:1)位有效，用来保存I2C从设备地址数据。当我们要访问某个I2C从设备的时候就需要将其设备地址写入到ADR里面。接下来看一下寄存器I2Cx_IFDR，这个是I2C的分频寄存器，寄存器结构如图26.1.2.2所示：

图26.1.2.2寄存器I2Cx_IFDR结构

       寄存器I2Cx_IFDR也只有IC(bit5:0)这个位，用来设置I2C的波特率，I2C的时钟源可以选择IPG_CLK_ROOT=66MHz，通过设置IC位既可以得到想要的I2C波特率。IC位可选的设置如图26.1.2.3所示：

图26.1.2.3 IC设置

       不像其他外设的分频设置一样可以随意设置，图26.1.2.3中列出了IC的所有可选值。比如现在I2C的时钟源为66MHz，我们要设置I2C的波特率为100KHz，那么IC就可以设置为0X15，也就是640分频。66000000/640=103.125KHz≈100KHz。

       接下来看一下寄存器I2Cx_I2CR，这个是I2C控制寄存器，此寄存器结构如图26.1.2.4所示：

图26.1.2.4寄存器I2Cx_I2CR结构

       寄存器I2Cx_I2CR的各位含义如下：

       IEN(bit7)：I2C使能位，为1的时候使能I2C，为0的时候关闭I2C。

       IIEN(bit6)：I2C中断使能位，为1的时候使能I2C中断，为0的时候关闭I2C中断。

       MSTA(bit5)：主从模式选择位，设置IIC工作在主模式还是从模式，为1的时候工作在主模式，为0的时候工作在从模式。

       MTX(bit4)：传输方向选择位，用来设置是进行发送还是接收，为0的时候是接收，为1的时候是发送。

       TXAK(bit3)：传输应答位使能，为0的话发送ACK信号，为1的话发送NO ACK信号。

       RSTA(bit2)：重复开始信号，为1的话产生一个重新开始信号。

       接下来看一下寄存器I2Cx_I2SR，这个是I2C的状态寄存器，寄存器结构如图26.1.2.5所示：

图26.1.2.5寄存器I2Cx_I2SR结构

       寄存器I2Cx_I2SR的各位含义如下：

       ICF(bit7)：数据传输状态位，为0的时候表示数据正在传输，为1的时候表示数据传输完成。

       IAAS(bit6)：当为1的时候表示I2C地址，也就是I2Cx_IADR寄存器中的地址是从设备地址。

       IBB(bit5)：I2C总线忙标志位，当为0的时候表示I2C总线空闲，为1的时候表示I2C总线忙。

       IAL(bit4)：仲裁丢失位，为1的时候表示发生仲裁丢失。

       SRW(bit3)：从机读写状态位，当I2C作为从机的时候使用，此位用来表明主机发送给从机的是读还是写命令。为0的时候表示主机要向从机写数据，为1的时候表示主机要从从机读取数据。

       IIF(bit1)：I2C中断挂起标志位，当为1的时候表示有中断挂起，此位需要软件清零。

       RXAK(bit0)：应答信号标志位，为0的时候表示接收到ACK应答信号，为1的话表示检测到NO ACK信号。

       最后一个寄存器就是I2Cx_I2DR，这是I2C的数据寄存器，此寄存器只有低8位有效，当要发送数据的时候将要发送的数据写入到此寄存器，如果要接收数据的话直接读取此寄存器即可得到接收到的数据。

关于I2C的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL参考手册》第1462页的31.7小节。

26.1.3 AP3216C简介

       I.MX6U-ALPHA开发板上通过I2C1连接了一个三合一环境传感器：AP3216C，AP3216C是由敦南可以推出的一款传感器，其支持环境光强度(ALS)、接近距离(PS)和红外线强度(IR)这三个环境参数检测。该芯片可以通过IIC接口与主控制相连，并且支持中断，AP3216C的特点如下：

       ①、I2C接口，快速模式下波特率可以到400Kbit/S

       ②、多种工作模式选择：ALS、PS+IR、ALS+PS+IR、PD等等。

       ③、内建温度补偿电路。

       ④、宽工作温度范围(-30°C~+80°C)。

       ⑤、超小封装，4.1mm x 2.4mm x 1.35mm

       ⑥、环境光传感器具有16为分辨率。

       ⑦、接近传感器和红外传感器具有10为分辨率。

       AP3216C常被用于手机、平板、导航设备等，其内置的接近传感器可以用于检测是否有物体接近，比如手机上用来检测耳朵是否接触听筒，如果检测到的话就表示正在打电话，手机就会关闭手机屏幕以省电。也可以使用环境光传感器检测光照强度，可以实现自动背光亮度调节。

AP3216C结构如图26.1.3.1所示：

图26.1.3.1AP3216C结构图

       AP3216的设备地址为0X1E，同几乎所有的I2C从器件一样，AP3216C内部也有一些寄存器，通过这些寄存器我们可以配置AP3216C的工作模式，并且读取相应的数据。AP3216C我们用的寄存器如表26.1.3.1所示：

表26.1.3.1本章使用的AP3216C寄存器表

       在表26.1.3.1中，0X00这个寄存器是模式控制寄存器，用来设置AP3216C的工作模式，一般开始先将其设置为0X04，也就是先软件复位一次AP3216C。接下来根据实际使用情况选择合适的工作模式，比如设置为0X03，也就是开启ALS+PS+IR。从0X0A~0X0F这6个寄存器就是数据寄存器，保存着ALS、PS和IR这三个传感器获取到的数据值。如果同时打开ALS、PS和IR的读取间隔最少要112.5ms，因为AP3216C完成一次转换需要112.5ms。关于AP3216C的介绍就到这里，如果要想详细的研究此芯片的话，请大家自行查阅其数据手册。

       本章实验中我们通过I.MX6U的I2C1来读取AP3216C内部的ALS、PS和IR这三个传感器的值，并且在LCD上显示。开机会先检测AP3216C是否存在，一般的芯片是有个ID寄存器，通过读取ID寄存器判断ID是否正确就可以检测芯片是否存在。但是AP3216C没有ID寄存器，所以我们就通过向寄存器0X00写入一个值，然后再读取0X00寄存器，判断读出得到值和写入的是否相等，如果相等就表示AP3216C存在，否则的话AP3216C就不存在。本章的配置步骤如下：

       1、初始化相应的IO

       初始化I2C1相应的IO，设置其复用功能，如果要使用AP3216C中断功能的话，还需要设置AP3216C的中断IO。

       2、初始化I2C1

       初始化I2C1接口，设置波特率。

       3、初始化AP3216C

       初始化AP3216C，读取AP3216C的数据。

26.2硬件原理分析

       本试验用到的资源如下：

、指示灯LED0。

、 RGB LCD屏幕。

③、AP3216C

④、串口

       AP3216C是在I.MX6U-ALPHA开发板底板上，原理图如图26.2.1所示：

图26.2.1 AP3216C原理图

       从图26.2.1可以看出AP3216C使用的是I2C1，其中I2C1_SCL使用的UART4_RXD这个IO、I2C1_SDA使用的是UART4_TXD这个IO。

26.3实验程序编写

本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 1、裸机例程->17_i2c。

       本章实验在上一章例程的基础上完成，更改工程名字为“ap3216c”，然后在bsp文件夹下创建名为“i2c”和“ap3216c”的文件。在bsp/i2c中新建bsp_i2c.c和bsp_i2c.h这两个文件，在bsp/ap3216c中新建bsp_ap3216c.c和bsp_ap3216c.h这两个文件。bsp_i2c.c和bsp_i2c.h是I.MX6U的I2C文件，bsp_ap3216c.c和bsp_ap3216c.h是AP3216C的驱动文件。在bsp_i2c.h中输入如下内容：

示例代码26.3.1 bsp_i2c.h文件代码

1.   #ifndef _BSP_I2C_H
   
2.   #define _BSP_I2C_H
   
3. /***************************************************************
   
4.   Copyright ? zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019.All rights reserved.
   
5. 文件名    : bsp_i2c.h
   
6. 作者      : 左忠凯
   
7. 版本      : V1.0
   
8. 描述      : IIC驱动文件。
   
9. 其他      : 无
   
10. 论坛      :www.openedv.com
    
11. 日志      : 初版V1.02019/1/15 左忠凯创建
    
12. ***************************************************************/
    
13. #include "imx6ul.h"
    
14. 
    
15. /* 相关宏定义 */
    
16. #defineI2C_STATUS_OK                  (0)
    
17. #defineI2C_STATUS_BUSY                (1)
    
18. #defineI2C_STATUS_IDLE                (2)
    
19. #defineI2C_STATUS_NAK                 (3)
    
20. #defineI2C_STATUS_ARBITRATIONLOST     (4)
    
21. #defineI2C_STATUS_TIMEOUT             (5)
    
22. #defineI2C_STATUS_ADDRNAK             (6)
    
23. 
    
24. /*
    
25.   * I2C方向枚举类型
    
26.   */
    
27. enum i2c_direction
    
28. {
    
29.      kI2C_Write =0x0,             /* 主机向从机写数据  */
    
30.      kI2C_Read =0x1,           /* 主机从从机读数据  */
    
31. };
    
32. 
    
33. /*
    
34.   * 主机传输结构体
    
35.   */
    
36. struct i2c_transfer
    
37. {
    
38. unsignedchar slaveAddress;    /* 7位从机地址  */
    
39. enum i2c_direction direction; /* 传输方向 */
    
40. unsignedint subaddress;   /* 寄存器地址   */
    
41. unsignedchar subaddressSize;  /* 寄存器地址长度   */
    
42. unsignedchar*volatile data;   /* 数据缓冲区   */
    
43. volatileunsignedint dataSize; /* 数据缓冲区长度   */
    
44. };
    
45. 
    
46. /*
    
47.   *函数声明
    
48.   */
    
49. void i2c_init(I2C_Type *base);
    
50. unsignedchar i2c_master_start(I2C_Type *base,
    
51. unsignedchar address,
    
52. enum i2c_direction direction);
    
53. unsignedchar i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base,
    
54. unsignedchar address,
    
55. enum i2c_direction direction);
    
56. unsignedchar i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base,
    
57. unsignedint status);
    
58. unsignedchar i2c_master_stop(I2C_Type *base);
    
59. void i2c_master_write(I2C_Type *base,constunsignedchar*buf,
    
60. unsignedint size);
    
61. void i2c_master_read(I2C_Type *base,unsignedchar*buf,
    
62. unsignedint size);
    
63. unsignedchar i2c_master_transfer(I2C_Type *base,
    
64. struct i2c_transfer *xfer);
    
65. 
    
66. #endif

复制代码

       第16到22行定义了一些I2C状态相关的宏。第27到31行定义了一个枚举类型i2c_direction，此枚举类型用来表示I2C主机对从机的操作，也就是读数据还是写数据。第36到44行定义了一个结构体i2c_transfer，此结构体用于I2C的数据传输。剩下的就是一些函数声明了，总体来说bsp_i2c.h文件里面的内容还是很简单的。接下来在文件bsp_i2c.c里面输入如下内容：

示例代码26.3.2 bsp_i2c.c文件代码

1. /***************************************************************
   
2. Copyright ? zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rightsreserved.
   
3. 文件名   : bsp_i2c.c
   
4. 作者     : 左忠凯
   
5. 版本     : V1.0
   
6. 描述     : IIC驱动文件。
   
7. 其他     : 无
   
8. 论坛     : www.openedv.com
   
9. 日志     : 初版V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
   
10. ***************************************************************/
    
11.    #include "bsp_i2c.h"
    
12.    #include "bsp_delay.h"
    
13.    #include "stdio.h"
    
14. 
    
15. /*
    
16.     * @description   : 初始化I2C，波特率100KHZ
    
17.     * @param – base  : 要初始化的IIC设置
    
18.     * @return          :无
    
19.     */
    
20. void i2c_init(I2C_Type *base)
    
21. {
    
22. /* 1、配置I2C */
    
23.       base->I2CR &=~(1<<7);/* 要访问I2C的寄存器，首先需要先关闭I2C */
    
24. 
    
25. /* 设置波特率为100K
    
26.        * I2C的时钟源来源于IPG_CLK_ROOT=66Mhz
    
27.        * IFDR设置为0X15，也就是640分频，
    
28.        * 66000000/640=103.125KHz≈100KHz。
    
29.        */
    
30.       base->IFDR =0X15<<0;
    
31. 
    
32. /* 设置寄存器I2CR，开启I2C */
    
33.       base->I2CR |=(1<<7);
    
34. }
    
35. 
    
36. /*
    
37.    * @description            :发送重新开始信号
    
38.    * @param - base          :要使用的IIC
    
39.    * @param - addrss        : 设备地址
    
40.    * @param - direction     : 方向
    
41.    * @return               :0 正常其他值出错
    
42.    */
    
43. unsignedchar i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base,
    
44. unsignedchar address,
    
45. enum i2c_direction direction)
    
46. {
    
47. /* I2C忙并且工作在从模式,跳出 */
    
48. if(base->I2SR &(1<<5)&&(((base->I2CR)&(1<<5))==0))
    
49. return1;
    
50. 
    
51. /*
    
52.        * 设置寄存器I2CR
    
53.        * bit[4]: 1 发送
    
54.        * bit[2]: 1 产生重新开始信号
    
55.        */
    
56.       base->I2CR |=(1<<4)|(1<<2);
    
57. 
    
58. /*
    
59.        * 设置寄存器I2DR，bit[7:0] : 要发送的数据，这里写入从设备地址
    
60.        */
    
61.       base->I2DR =((unsignedint)address <<1)|
    
62. ((direction == kI2C_Read)?1:0);
    
63. return0;
    
64. }
    
65. 
    
66. /*
    
67.    * @description            :发送开始信号
    
68.    * @param - base           :要使用的IIC
    
69.    * @param - addrss        : 设备地址
    
70.    * @param - direction     : 方向
    
71.    * @return               :0 正常其他值出错
    
72.    */
    
73. unsignedchar i2c_master_start(I2C_Type *base,
    
74. unsignedchar address,
    
75. enum i2c_direction direction)
    
76. {
    
77. if(base->I2SR &(1<<5))/* I2C忙 */
    
78. return1;
    
79. 
    
80. /*
    
81.        * 设置寄存器I2CR
    
82.        * bit[5]: 1 主模式
    
83.        * bit[4]: 1 发送
    
84.        */
    
85.       base->I2CR |=(1<<5)|(1<<4);
    
86. 
    
87. /*
    
88.        * 设置寄存器I2DR，bit[7:0] : 要发送的数据，这里写入从设备地址
    
89.        */
    
90.       base->I2DR =((unsignedint)address <<1)|
    
91. ((direction == kI2C_Read)?1:0);
    
92. return0;
    
93. }
    
94. 
    
95. /*
    
96.    * @description        : 检查并清除错误
    
97.    * @param - base      : 要使用的IIC
    
98.    * @param - status    : 状态
    
99.    * @return           :状态结果
    
100.    */
     
101. unsignedchar i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base,
     
102. unsignedint status)
     
103. {
     
104. if(status &(1<<4))            /* 检查是否发生仲裁丢失错误  */
     
105. {
     
106.           base->I2SR &=~(1<<4); /* 清除仲裁丢失错误位    */
     
107.           base->I2CR &=~(1<<7); /* 先关闭I2C                 */
     
108.           base->I2CR |=(1<<7);  /* 重新打开I2C               */
     
109. return I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST;
     
110. }
     
111. elseif(status &(1<<0)) /* 没有接收到从机的应答信号  */
     
112. {
     
113. return I2C_STATUS_NAK; /* 返回NAK(No acknowledge) */
     
114. }
     
115. return I2C_STATUS_OK;
     
116. }
     
117. 
     
118. /*
     
119.   * @description       : 停止信号
     
120.   * @param - base      : 要使用的IIC
     
121.   * @param            :无
     
122.   * @return              :状态结果
     
123.   */
     
124. unsignedchar i2c_master_stop(I2C_Type *base)
     
125. {
     
126. unsignedshort timeout =0XFFFF;
     
127. 
     
128. /* 清除I2CR的bit[5:3]这三位 */
     
129.      base->I2CR &=~((1<<5)|(1<<4)|(1<<3));
     
130. while((base->I2SR &(1<<5)))  /* 等待忙结束   */
     
131. {
     
132.          timeout--;
     
133. if(timeout ==0)          /* 超时跳出     */
     
134. return I2C_STATUS_TIMEOUT;
     
135. }
     
136. return I2C_STATUS_OK;
     
137. }
     
138. 
     
139. /*
     
140.   * @description       : 发送数据
     
141.   * @param - base      : 要使用的IIC
     
142.   * @param - buf       : 要发送的数据
     
143.   * @param - size      : 要发送的数据大小
     
144.   * @param - flags     : 标志
     
145.   * @return              :无
     
146.   */
     
147. void i2c_master_write(I2C_Type *base,constunsignedchar*buf,
     
148. unsignedint size)
     
149. {
     
150. while(!(base->I2SR &(1<<7)));       /* 等待传输完成  */
     
151.      base->I2SR &=~(1<<1);           /* 清除标志位   */
     
152.      base->I2CR |=1<<4;              /* 发送数据     */
     
153. while(size--)
     
154. {
     
155.          base->I2DR =*buf++;/* 将buf中的数据写入到I2DR寄存器 */
     
156. while(!(base->I2SR &(1<<1)));   /* 等待传输完成  */
     
157.          base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位   */
     
158. 
     
159. /* 检查ACK */
     
160. if(i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR))
     
161. break;
     
162. }
     
163.      base->I2SR &=~(1<<1);
     
164.      i2c_master_stop(base);                 /* 发送停止信号  */
     
165. }
     
166. 
     
167. /*
     
168.   * @description       : 读取数据
     
169.   * @param - base      : 要使用的IIC
     
170.   * @param - buf       : 读取到数据
     
171.   * @param - size      : 要读取的数据大小
     
172.   * @return              : 无
     
173.   */
     
174. void i2c_master_read(I2C_Type *base,unsignedchar*buf,
     
175. unsignedint size)
     
176. {
     
177. volatileuint8_t dummy =0;
     
178. 
     
179.      dummy++;                        /* 防止编译报错     */
     
180. while(!(base->I2SR &(1<<7)));   /* 等待传输完成     */
     
181.      base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除中断挂起位   */
     
182.      base->I2CR &=~((1<<4)|(1<<3));/* 接收数据   */
     
183. if(size ==1)   /* 如果只接收一个字节数据的话发送NACK信号 */
     
184.          base->I2CR |=(1<<3);
     
185. 
     
186.      dummy = base->I2DR;                /* 假读        */
     
187. while(size--)
     
188. {
     
189. while(!(base->I2SR &(1<<1)));   /* 等待传输完成  */
     
190.          base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位   */
     
191. 
     
192. if(size ==0)
     
193.              i2c_master_stop(base); /* 发送停止信号  */
     
194. if(size ==1)
     
195.              base->I2CR |=(1<<3);
     
196. *buf++= base->I2DR;
     
197. }
     
198. }
     
199. 
     
200. /*
     
201.   * @description   : I2C数据传输，包括读和写
     
202.   * @param – base  : 要使用的IIC
     
203.   * @param – xfer  : 传输结构体
     
204.   * @return        : 传输结果,0 成功，其他值失败;
     
205.   */
     
206. unsignedchar i2c_master_transfer(I2C_Type *base,
     
207. struct i2c_transfer *xfer)
     
208. {
     
209. unsignedchar ret =0;
     
210. enum i2c_direction direction = xfer->direction;
     
211. 
     
212.      base->I2SR &=~((1<<1)|(1<<4));      /* 清除标志位   */
     
213. while(!((base->I2SR >>7)&0X1)){};   /* 等待传输完成  */
     
214. /* 如果是读的话，要先发送寄存器地址，所以要先将方向改为写 */
     
215. if((xfer->subaddressSize >0)&&(xfer->direction ==
     
216. kI2C_Read))
     
217.          direction = kI2C_Write;
     
218.      ret = i2c_master_start(base, xfer->slaveAddress, direction);
     
219. if(ret)
     
220. return ret;
     
221. while(!(base->I2SR &(1<<1))){}; /* 等待传输完成 */
     
222.      ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
     
223. if(ret)
     
224. {
     
225.          i2c_master_stop(base);       /* 发送出错，发送停止信号 */
     
226. return ret;
     
227. }
     
228. 
     
229. /* 发送寄存器地址 */
     
230. if(xfer->subaddressSize)
     
231. {
     
232. do
     
233. {
     
234.              base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位   */
     
235.              xfer->subaddressSize--;   /* 地址长度减一  */
     
236.              base->I2DR =((xfer->subaddress)>>(8*
     
237. xfer->subaddressSize));
     
238. while(!(base->I2SR &(1<<1)));   /* 等待传输完成 */
     
239. /* 检查是否有错误发生 */
     
240.              ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
     
241. if(ret)
     
242. {
     
243.                  i2c_master_stop(base);    /* 发送停止信号 */
     
244. return ret;
     
245. }
     
246. }while((xfer->subaddressSize >0)&&(ret ==
     
247. I2C_STATUS_OK));
     
248. 
     
249. if(xfer->direction == kI2C_Read)    /* 读取数据      */
     
250. {
     
251.              base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除中断挂起位 */
     
252.              i2c_master_repeated_start(base, xfer->slaveAddress,
     
253. kI2C_Read);
     
254. while(!(base->I2SR &(1<<1))){}; /* 等待传输完成  */
     
255. 
     
256. /* 检查是否有错误发生 */
     
257.              ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
     
258. if(ret)
     
259. {
     
260.                  ret = I2C_STATUS_ADDRNAK;
     
261.                  i2c_master_stop(base);    /* 发送停止信号 */
     
262. return ret;
     
263. }
     
264. }
     
265. }
     
266. 
     
267. /* 发送数据 */
     
268. if((xfer->direction == kI2C_Write)&&(xfer->dataSize >0))
     
269.          i2c_master_write(base, xfer->data, xfer->dataSize);
     
270. /* 读取数据 */
     
271. if((xfer->direction == kI2C_Read)&&(xfer->dataSize >0))
     
272.          i2c_master_read(base, xfer->data, xfer->dataSize);
     
273. return0;
     
274. }

复制代码

    文件bsp_i2c.c中一共有8个函数，我们依次来看一下这些函数的功能，首先是函数i2c_init，此函数用来初始化I2C，重点是设置I2C的波特率，初始化完成以后开启I2C。第2个函数是i2c_master_repeated_start，此函数用来发送一个重复开始信号，发送开始信号的时候也会顺带发送从设备地址。第3个函数是i2c_master_start，此函数用于发送一个开始信号，发送开始信号的时候也顺带发送从设备地址。第4个函数是i2c_check_and_clear_error，此函数用于检查并清除错误。第5个函数是i2c_master_stop，用于产生一个停止信号。第6和第7个函数分别为i2c_master_write和i2c_master_read，这两个函数分别用于完成向I2C从设备写数据和从I2C从设备读数据。最后一个函数是i2c_master_transfer，此函数就是用户最终调用的，用于完成I2C通信的函数，此函数会使用前面的函数拼凑出I2C读/写时序。此函数就是按照26.1.1小节讲解的I2C读写时序来编写的。

       I2C的操作函数已经准备好了，接下来就是使用前面编写I2C操作函数来配置AP3216C了，配置完成以后就可以读取AP3216C里面的传感器数据，在bsp_ap3216c.h输入如下所示内容：

示例代码26.3.3 bsp_ap3216c.h文件代码

1.   #ifndef _BSP_AP3216C_H
   
2.   #define _BSP_AP3216C_H
   
3. /***************************************************************
   
4.   Copyright ? zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019.All rights reserved.
   
5. 文件名    : bsp_ap3216c.h
   
6. 作者      : 左忠凯
   
7. 版本      : V1.0
   
8. 描述      : AP3216C驱动头文件。
   
9. 其他      : 无
   
10. 论坛      :www.openedv.com
    
11. 日志      : 初版V1.02019/3/26 左忠凯创建
    
12. ***************************************************************/
    
13. #include "imx6ul.h"
    
14. 
    
15. #defineAP3216C_ADDR          0X1E/* AP3216C器件地址    */
    
16. 
    
17. /* AP3316C寄存器 */
    
18. #defineAP3216C_SYSTEMCONG   0x00/* 配置寄存器   */
    
19. #defineAP3216C_INTSTATUS    0X01/* 中断状态寄存器   */
    
20. #defineAP3216C_INTCLEAR     0X02/* 中断清除寄存器   */
    
21. #defineAP3216C_IRDATALOW    0x0A/* IR数据低字节 */
    
22. #defineAP3216C_IRDATAHIGH   0x0B/* IR数据高字节 */
    
23. #defineAP3216C_ALSDATALOW   0x0C/* ALS数据低字节   */
    
24. #defineAP3216C_ALSDATAHIGH  0X0D/* ALS数据高字节   */
    
25. #defineAP3216C_PSDATALOW     0X0E/* PS数据低字节    */
    
26. #defineAP3216C_PSDATAHIGH   0X0F/* PS数据高字节 */
    
27. 
    
28. /* 函数声明 */
    
29. unsignedchar ap3216c_init(void);
    
30. unsignedchar ap3216c_readonebyte(unsignedchar addr,
    
31. unsignedchar reg);
    
32. unsignedchar ap3216c_writeonebyte(unsignedchar addr,
    
33. unsignedchar reg,
    
34. unsignedchar data);
    
35. void ap3216c_readdata(unsignedshort*ir,unsignedshort*ps,
    
36. unsignedshort*als);
    
37. 
    
38. #endif

复制代码

    第45到26行定义了一些宏，分别为AP3216C的设备地址和寄存器地址，剩下的就是函数声明。接下来在bsp_ap3216c.c中输入如下所示内容：

示例代码26.3.4 bsp_ap3216c.c文件代码

1. /***************************************************************
   
2. Copyright ? zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rightsreserved.
   
3. 文件名   : bsp_ap3216c.c
   
4. 作者     : 左忠凯
   
5. 版本     : V1.0
   
6. 描述     : AP3216C驱动文件。
   
7. 其他     : 无
   
8. 论坛     : www.openedv.com
   
9. 日志     : 初版V1.0 2019/3/26 左忠凯创建
   
10. ***************************************************************/
    
11.    #include "bsp_ap3216c.h"
    
12.    #include "bsp_i2c.h"
    
13.    #include "bsp_delay.h"
    
14.    #include "cc.h"
    
15.    #include "stdio.h"
    
16. 
    
17. /*
    
18.     * @description   : 初始化AP3216C
    
19.     * @param        : 无
    
20.    * @return         :0 成功，其他值错误代码
    
21.    */
    
22. unsignedchar ap3216c_init(void)
    
23. {
    
24. unsignedchar data =0;
    
25. 
    
26. /* 1、IO初始化，配置I2C IO属性
    
27.        * I2C1_SCL -> UART4_TXD
    
28.        * I2C1_SDA -> UART4_RXD
    
29.        */
    
30.       IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);
    
31.       IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);
    
32.       IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,0x70B0);
    
33.       IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,0X70B0);
    
34. 
    
35. /* 2、初始化I2C1 */
    
36.       i2c_init(I2C1);
    
37. 
    
38. /* 3、初始化AP3216C  */
    
39.   /* 复位AP3216C          */
    
40.       ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG,0X04);
    
41.       delayms(50);/* AP33216C复位至少10ms */
    
42. 
    
43.      /* 开启ALS、PS+IR      */
    
44.       ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG,0X03);
    
45. 
    
46.   /* 读取刚刚写进去的0X03 */
    
47.       data = ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG);
    
48. if(data ==0X03)
    
49. return0;/* AP3216C正常    */
    
50. else
    
51. return1;/* AP3216C失败    */
    
52. }
    
53. 
    
54. /*
    
55.    * @description   : 向AP3216C写入数据
    
56.    * @param – addr  : 设备地址
    
57.    * @param - reg   : 要写入的寄存器
    
58.    * @param – data  : 要写入的数据
    
59.    * @return         :操作结果
    
60.    */
    
61. unsignedchar ap3216c_writeonebyte(unsignedchar addr,
    
62. unsignedchar reg,
    
63. unsignedchar data)
    
64. {
    
65. unsignedchar status=0;
    
66. unsignedchar writedata=data;
    
67. struct i2c_transfer masterXfer;
    
68. 
    
69. /* 配置I2C xfer结构体 */
    
70.       masterXfer.slaveAddress = addr; /* 设备地址 */
    
71.       masterXfer.direction = kI2C_Write;  /* 写入数据 */
    
72.       masterXfer.subaddress = reg; /* 要写入的寄存器地址    */
    
73.       masterXfer.subaddressSize =1;   /* 地址长度一个字节  */
    
74.       masterXfer.data =&writedata; /* 要写入的数据  */
    
75.       masterXfer.dataSize =1;  /* 写入数据长度1个字节  */
    
76. 
    
77. if(i2c_master_transfer(I2C1,&masterXfer))
    
78.           status=1;
    
79. 
    
80. return status;
    
81. }
    
82. 
    
83. /*
    
84.    * @description   : 从AP3216C读取一个字节的数据
    
85.    * @param – addr  : 设备地址
    
86.    * @param - reg   : 要读取的寄存器
    
87.    * @return         :读取到的数据。
    
88.    */
    
89. unsignedchar ap3216c_readonebyte(unsignedchar addr,
    
90. signedchar reg)
    
91. {
    
92. unsignedchar val=0;
    
93. 
    
94. struct i2c_transfer masterXfer;
    
95.       masterXfer.slaveAddress = addr; /* 设备地址 */
    
96.       masterXfer.direction = kI2C_Read;   /* 读取数据 */
    
97.       masterXfer.subaddress = reg; /* 要读取的寄存器地址    */
    
98.       masterXfer.subaddressSize =1;   /* 地址长度一个字节  */
    
99.       masterXfer.data =&val;   /* 接收数据缓冲区   */
    
100.       masterXfer.dataSize =1;  /* 读取数据长度1个字节  */
     
101.       i2c_master_transfer(I2C1,&masterXfer);
     
102. 
     
103. return val;
     
104. }
     
105. 
     
106. /*
     
107.    * @description   : 读取AP3216C的原始数据，包括ALS,PS和IR, 注意！如果
     
108.    *                :同时打开ALS,IR+PS两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms
     
109.    * @param - ir    : ir数据
     
110.    * @param - ps    : ps数据
     
111.    * @param - ps    : als数据
     
112.    * @return         :无。
     
113.   */
     
114. void ap3216c_readdata(unsignedshort*ir,unsignedshort*ps,unsignedshort*als)
     
115. {
     
116. unsignedchar buf[6];
     
117. unsignedchar i;
     
118. 
     
119. /* 循环读取所有传感器数据 */
     
120. for(i =0; i <6; i++)
     
121. {
     
122.          buf[i]= ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR,
     
123. AP3216C_IRDATALOW + i);
     
124. }
     
125. 
     
126. if(buf[0]&0X80)   /* IR_OF位为1,则数据无效  */
     
127. *ir =0;
     
128. else    /* 读取IR传感器的数据      */
     
129. *ir =((unsignedshort)buf[1]<<2)|(buf[0]&0X03);
     
130. 
     
131. *als =((unsignedshort)buf[3]<<8)| buf[2];/* 读取ALS数据 */
     
132. 
     
133. if(buf[4]&0x40)   /* IR_OF位为1,则数据无效  */
     
134. *ps =0;
     
135. else    /* 读取PS传感器的数据    */
     
136. *ps =((unsignedshort)(buf[5]&0X3F)<<4)|
     
137. (buf[4]&0X0F);
     
138. }

复制代码

    文件bsp_ap3216c.c里面共有4个函数，第1个函数是ap3216c_init，顾名思义，此函数用于初始化AP3216C，初始化成功的话返回0，如果初始化失败就返回其他值。此函数先初始化所使用到的IO，比如初始化I2C1的相关IO，并设置其复用为I2C1。然后此函数会调用i2c_init来初始化I2C1，最后初始化AP3216C。第2个和第3个函数分别为ap3216c_writeonebyte和ap3216c_readonebyte，这两个函数分别是向AP3216C写入数据和从AP3216C读取数据。这两个函数都通过调用bsp_i2c.c中的函数i2c_master_transfer来完成对AP3216C的读写。最后一个函数就是ap3216c_readdata，此函数用于读取AP3216C中的ALS、PS和IR传感器数据。

       最后在main.c中输入如下代码：

示例代码26.3.5 main.c文件代码

1. /**************************************************************
   
2. Copyright ? zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rightsreserved.
   
3. 文件名   :   mian.c
   
4. 作者     : 左忠凯
   
5. 版本     : V1.0
   
6. 描述     : I.MX6U开发板裸机实验18 IIC实验
   
7. 其他     : IIC是最常用的接口，ALPHA开发板上有多个IIC外设，本实验就
   
8. 来学习如何驱动I.MX6U的IIC接口，并且通过IIC接口读取板载
   
9.            AP3216C的数据值。
   
10. 论坛     : www.openedv.com
    
11. 日志     : 初版V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
    
12. **************************************************************/
    
13.   #include "bsp_clk.h"
    
14.   #include "bsp_delay.h"
    
15.   #include "bsp_led.h"
    
16.   #include "bsp_beep.h"
    
17.   #include "bsp_key.h"
    
18.   #include "bsp_int.h"
    
19.   #include "bsp_uart.h"
    
20.   #include "bsp_lcd.h"
    
21.   #include "bsp_rtc.h"
    
22. #include "bsp_ap3216c.h"
    
23. #include "stdio.h"
    
24. 
    
25. /*
    
26.   * @description    : main函数
    
27.   * @param            :无
    
28.   * @return          :无
    
29.   */
    
30. int main(void)
    
31. {
    
32.   unsignedshort ir, als, ps;
    
33.   unsignedchar state = OFF;
    
34. 
    
35.   int_init();   /* 初始化中断(一定要最先调用！)  */
    
36.   imx6u_clkinit();  /* 初始化系统时钟   */
    
37.   delay_init(); /* 初始化延时          */
    
38.   clk_enable(); /* 使能所有的时钟   */
    
39.   led_init();   /* 初始化led                 */
    
40.   beep_init();  /* 初始化beep                   */
    
41.   uart_init();  /* 初始化串口，波特率115200     */
    
42.   lcd_init();   /* 初始化LCD                 */
    
43. 
    
44.   tftlcd_dev.forecolor = LCD_RED;
    
45.   lcd_show_string(30,50,200,16,16,
    
46. (char*)"ALPHA-IMX6U IIC TEST");
    
47.   lcd_show_string(30,70,200,16,16,(char*)"AP3216C TEST");
    
48.   lcd_show_string(30,90,200,16,16,(char*)"ATOM@ALIENTEK");
    
49.   lcd_show_string(30,110,200,16,16,(char*)"2019/3/26");
    
50. 
    
51.   while(ap3216c_init())    /* 检测不到AP3216C        */
    
52.   {
    
53.   lcd_show_string(30,130,200,16,16,
    
54. (char*)"AP3216C Check Failed!");
    
55.   delayms(500);
    
56.   lcd_show_string(30,130,200,16,16,
    
57. (char*)"Please Check!        ");
    
58.   delayms(500);
    
59.   }
    
60. 
    
61.   lcd_show_string(30,130,200,16,16,(char*)"AP3216C Ready!");
    
62.   lcd_show_string(30,160,200,16,16,(char*)" IR:");
    
63.   lcd_show_string(30,180,200,16,16,(char*)" PS:");
    
64.   lcd_show_string(30,200,200,16,16,(char*)"ALS:");
    
65.   tftlcd_dev.forecolor = LCD_BLUE;
    
66.   while(1)
    
67.   {
    
68.   ap3216c_readdata(&ir,&ps,&als); /* 读取数据 */
    
69.   lcd_shownum(30+32,160, ir,5,16);   /* 显示IR数据  */
    
70.   lcd_shownum(30+32,180, ps,5,16);   /* 显示PS数据  */
    
71.   lcd_shownum(30+32,200, als,5,16);  /* 显示ALS数据 */
    
72.   delayms(120);
    
73.   state =!state;
    
74.   led_switch(LED0,state);
    
75.   }
    
76.   return0;
    
77. }

复制代码

    第38行调用ap3216c_init来初始化AP3216C，如果AP3216C初始化失败的话就会进入循环，会在LCD上不断的闪烁字符串“AP3216CCheck Failed!”和“PleaseCheck!”，直到AP3216C初始化成功。

       第53行调用函数ap3216c_readdata来获取AP3216C的ALS、PS和IR传感器数据值，获取完成以后就会在LCD上显示出来。

文件main.c里面的内容总体上还是很简单的，实验程序的编写就到这里。

26.4编译下载验证26.4.1 编写Makefile和链接脚本

修改Makefile中的TARGET为ap3216c，然后在在INCDIRS和SRCDIRS中加入“bsp/i2c”和“bsp/ap3216c”，修改后的Makefile如下：

示例代码26.4.1.1  Makefile文件代码

1.   CROSS_COMPILE  ?= arm-linux-gnueabihf-
   
2.   TARGET            ?=ap3216c
   
3. 
   
4. /* 省略掉其它代码...... */
   
5. 
   
6.   INCDIRS :=  imx6ul \
   
7.       stdio/include \
   
8.       bsp/clk \
   
9.       bsp/led \
   
10.      bsp/delay \
    
11.      bsp/beep \
    
12.      bsp/gpio \
    
13.      bsp/key \
    
14.      bsp/exit \
    
15.      bsp/int \
    
16.      bsp/epittimer \
    
17.      bsp/keyfilter \
    
18.      bsp/uart \
    
19.      bsp/lcd \
    
20.      bsp/rtc \
    
21.      bsp/i2c \
    
22.      bsp/ap3216c
    
23. 
    
24. SRCDIRS :=  project \
    
25.      stdio/lib \
    
26.      bsp/clk \
    
27.      bsp/led \
    
28.      bsp/delay \
    
29.      bsp/beep \
    
30.      bsp/gpio \
    
31.      bsp/key \
    
32.      bsp/exit \
    
33.      bsp/int \
    
34.      bsp/epittimer \
    
35.      bsp/keyfilter \
    
36.      bsp/uart \
    
37.      bsp/lcd \
    
38.      bsp/rtc \
    
39.       bsp/i2c \
    
40.      bsp/ap3216c
    
41. 
    
42. /* 省略掉其它代码...... */
    
43. 
    
44. clean:
    
45.   rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS)$(SOBJS)

复制代码

第2行修改变量TARGET为“ap3216c”，也就是目标名称为“ap3216c”。

       第21和22行在变量INCDIRS中添加I2C和AP3216C的驱动头文件(.h)路径。

       第39和40行在变量SRCDIRS中添加I2C和AP3216C驱动文件(.c)路径。

    链接脚本保持不变。

26.4.2编译下载

       使用Make命令编译代码，编译成功以后使用软件imxdownload将编译完成的ap3216c.bin文件下载到SD卡中，命令如下：

1. chmod 777 imxdownload                           //给予imxdownload可执行权限，一次即可
   
2. ./imxdownload ap3216c.bin /dev/sdd           //烧写到SD卡中

复制代码

       烧写成功以后将SD卡插到开发板的SD卡槽中，然后复位开发板。程序运行以后LCD界面如图26.4.2.1所示：

图26.4.2.1 LCD显示界面

       图26.4.2.1中显示出了AP3216C的三个传感器的数据，大家可以用手遮住或者靠近AP3216C，LCD上的三个数据就会变化。

宇智波白

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