基于Linux I2C实现SHT20驱动程序

mftang2016

1 驱动程序实现

1）SHT20硬件接口图

file://G:/workspace/documents/%E6%8A%80%E6%9C%AF%E8%B5%84%E6%96%99/linux/Linux%20Study(Mini2440).assets/1704466900882.png?lastModify=1705556772

file://G:/workspace/documents/%E6%8A%80%E6%9C%AF%E8%B5%84%E6%96%99/linux/Linux%20Study(Mini2440).assets/1704466918987.png?lastModify=1705556772

2)  代码实现

在drv-sht20.c中实现驱动程序，使用系统自带I2C-0接口，编写驱动代码

1. #include "drv-sht20.h"
   
2. 
   
3. /******************************************************************************
   
4. * LOCAL MACROS AND DEFINITIONS
   
5. ******************************************************************************/
   
6. #define SHT2X_ADDR           0x40
   
7. #define POLY                 0x131          //P(x)=x^8+x^5+x^4+1 = 100110001
   
8. 
   
9. #define DELAY_CNT            4500            //for , sleep time is 6.4 ms
   
10. #define DEV_FILE             "/dev/i2c/0"
    
11. 
    
12. #define QUERY_TEMP_CMD       TRIG_T_MEASUREMENT_POLL
    
13. #define QUERY_HUMIDY_CMD     TRIG_RH_MEASUREMENT_POLL
    
14. 
    
15. 
    
16. static int public_fd;
    
17. 
    
18. 
    
19. static void msleep(unsigned int time)
    
20. {
    
21.     struct timespec sleeper, temp;
    
22. 
    
23.     sleeper.tv_sec = (time_t)(time/1000);
    
24.     sleeper.tv_nsec = (long)(time%1000)*1000000;
    
25.     nanosleep(&sleeper, &temp);
    
26. }
    
27. 
    
28. static int sht2xdrv_CheckCrc(unsigned char data[], unsigned char nbrOfBytes, unsigned char checksum)
    
29. {
    
30.     int set = 0;
    
31.     unsigned char crc = 0;
    
32.     unsigned char byteCtr;
    
33.     unsigned char bit;
    
34.    
    
35.     //calculates 8-Bit checksum with given polynomial
    
36.     for (byteCtr = 0; byteCtr < nbrOfBytes; ++byteCtr)
    
37.     {
    
38.         crc ^= (data[byteCtr]);
    
39.         for ( bit = 8; bit > 0; --bit)
    
40.         {
    
41.             if (crc & 0x80)
    
42.             {
    
43.                 crc = (crc << 1) ^ POLY;
    
44.             }
    
45.             else
    
46.             {
    
47.                 crc = (crc << 1);
    
48.             }
    
49.         }
    
50.     }
    
51. 
    
52.     if (crc != checksum)
    
53.     {
    
54.         set = -1;
    
55.     }
    
56. 
    
57.     return set;
    
58. }
    
59. 
    
60. static int sht2xdrv_CalcTemperatureC(unsigned short u16sT)
    
61. {
    
62.     int temperatureC;       // variable for result
    
63. 
    
64.     u16sT &= ~0x0003;       // clear bits [1..0] (status bits)
    
65. 
    
66.     /*
    
67.     * Formula T = -46.85 + 175.72 * ST / 2^16 from data sheet 6.2,
    
68.     * optimized for integer fixed point (3 digits) arithmetic
    
69.     */
    
70. 
    
71.     temperatureC = ((17572 * u16sT) >> 16) - 4685;
    
72. 
    
73.     return temperatureC;
    
74. }
    
75. 
    
76. static int sht2xdrv_CalcRH(unsigned short u16sRH)
    
77. {
    
78.     int humidityRH;       // variable for result
    
79. 
    
80.     u16sRH &= ~0x0003;          // clear bits [1..0] (status bits)
    
81. 
    
82.     /*
    
83.     * Formula RH = -6 + 125 * SRH / 2^16 from data sheet 6.1,
    
84.     * optimized for integer fixed point (3 digits) arithmetic
    
85.     */
    
86. 
    
87.     humidityRH = ((12500 * u16sRH) >> 16) - 600;
    
88. 
    
89.     return humidityRH;
    
90. }
    
91. 
    
92. static int sht2x_send_cmd_wr( unsigned cmd)
    
93. {
    
94.         int              ret = -1;
    
95.         unsigned char    buf[2] = {0};
    
96. 
    
97.     switch (cmd)
    
98.     {
    
99.         case QUERY_TEMP_CMD:
    
100.             buf[0] = QUERY_TEMP_CMD;
     
101.             ret = write(public_fd, buf, 1);
     
102.             if( ret < 0 )
     
103.             {
     
104.                 printf("write temper cmd to sht2x failure.\n");
     
105.                 return -1;
     
106.             }
     
107.             msleep(85);  //datasheet typ=66, max=85
     
108.             break;
     
109. 
     
110.         case QUERY_HUMIDY_CMD:
     
111.             buf[0] = QUERY_HUMIDY_CMD;
     
112.             ret = write(public_fd, buf, 1);
     
113.             if( ret < 0 )
     
114.             {
     
115.                 printf("write humidity cmd to sht2x failure.\n");
     
116.                 return -1;
     
117.             }
     
118.             msleep(29);  //datasheet typ=22, max=29
     
119.             break;
     
120.         default:
     
121.             return -1;
     
122.     }
     
123. 
     
124.     return 0;
     
125. }
     
126. 
     
127. 
     
128. int sht2x_init(void)
     
129. {
     
130.         int fd = -1;
     
131.        
     
132.     fd = open(DEV_FILE, O_RDWR);
     
133.     if( fd < 0 )
     
134.     {
     
135.         close( fd );
     
136.         printf("%s %s i2c device open failure: %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, strerror(errno));
     
137.         return -1;
     
138.     }
     
139. 
     
140.     ioctl(fd, I2C_TENBIT, 0);
     
141.     ioctl(fd, I2C_SLAVE, SHT2X_ADDR);
     
142.     public_fd = fd;
     
143. 
     
144.     return fd;
     
145. }
     
146. 
     
147. int sht2x_softreset( void )
     
148. {
     
149.     int           ret = -1;
     
150.     unsigned char buf[2] = {0};
     
151.     unsigned char cmd = SOFT_RESET;
     
152.        
     
153.     buf[0] = cmd;
     
154.     ret = write(public_fd, buf, 1);
     
155.     if( ret < 0 )
     
156.     {
     
157.         printf("%s %s write softrest cmd to sht2x failure \n", __FILE__, __FUNCTION__);
     
158.         return -1;
     
159.     }
     
160. 
     
161.     msleep(50);
     
162. 
     
163.     return 0;
     
164. }
     
165. 
     
166. int sht2x_get_tempeture( float *temper)
     
167. {
     
168.     unsigned char   buf[4] = {0}, checksum;
     
169.     int             ret = -1;
     
170.     int tempval;
     
171. 
     
172.         ret = sht2x_send_cmd_wr( QUERY_TEMP_CMD);
     
173.     if( ret < 0 )
     
174.     {
     
175.         return -1;
     
176.     }
     
177. 
     
178.     ret = read(public_fd, buf, 3);
     
179.     if( ret < 0 )
     
180.     {
     
181.         printf("get the temper failure.\n");
     
182.         return -1;
     
183.     }
     
184. 
     
185.     // match crc here
     
186.     checksum = buf[2];
     
187.     ret = sht2xdrv_CheckCrc(buf, 2, checksum);
     
188.     if( ret < 0 )
     
189.     {
     
190.         printf("match check sum error.\n");
     
191.         return -1;
     
192.     }
     
193. 
     
194.     tempval = (buf[0] << 8) | buf[1];
     
195.     *temper = sht2xdrv_CalcTemperatureC( tempval );
     
196.   
     
197.     return 0;
     
198. }
     
199. 
     
200. int sht2x_get_humidy( float *humidy )
     
201. {
     
202.     unsigned char   buf[4] = {0}, checksum;
     
203.     int             ret = -1;
     
204.     int tempval;
     
205. 
     
206.         ret = sht2x_send_cmd_wr( QUERY_HUMIDY_CMD );
     
207.     if( ret < 0 )
     
208.     {
     
209.         return -1;
     
210.     }
     
211. 
     
212.     ret = read(public_fd, buf, 3);
     
213.     if( ret < 0 )
     
214.     {
     
215.         printf("get the humidy failure.\n");
     
216.         return -1;
     
217.     }
     
218. 
     
219.     // match crc here
     
220.     checksum = buf[2];
     
221.     ret = sht2xdrv_CheckCrc(buf, 2, checksum);
     
222.     if( ret < 0 )
     
223.     {
     
224.         printf("match check sum error.\n");
     
225.         return -1;
     
226.     }
     
227. 
     
228.     tempval = (buf[0] << 8) | buf[1];
     
229.     *humidy = sht2xdrv_CalcRH( tempval );
     
230.   
     
231.     return 0;
     
232. }
     
233. 
     
234. int sht2x_open( void )
     
235. {
     
236.     int set;
     
237. 
     
238.     set = sht2x_init();
     
239.     if( set < 0 ){
     
240.         return -1;
     
241.     }
     
242. 
     
243.     set = sht2x_softreset();
     
244.     if( set < 0 ){
     
245.         return -1;
     
246.     }  
     
247. 
     
248.     return 0;
     
249. }
     
250. 
     
251. 
     
252. int sht2x_release( void )
     
253. {
     
254.     close( public_fd );
     
255. 
     
256.     return 0;
     
257. }
     

复制代码

头文件部分定义参数和引用

1. #ifndef __DRV_SHT20_H
   
2. #define __DRV_SHT20_H
   
3. 
   
4. #ifdef __cplusplus
   
5. extern "C" {
   
6. #endif
   
7. 
   
8. #include <sys/types.h>
   
9. #include <sys/stat.h>
   
10. #include <linux/types.h>
    
11. #include <linux/i2c-dev.h>
    
12. #include <linux/i2c.h>
    
13. #include <sys/ioctl.h>
    
14. #include <unistd.h>
    
15. #include <stdio.h>
    
16. #include <string.h>
    
17. #include <fcntl.h>
    
18. #include <stdlib.h>
    
19. #include <linux/fs.h>
    
20. #include <errno.h>
    
21. #include <assert.h>
    
22. #include <string.h>
    
23. #include <time.h>
    
24. 
    
25. typedef enum sht2xOptErrorCode
    
26. {
    
27.     SHT2x_RES_I2C_ERR = 0X01,
    
28. }sht2xOptErrorCode;
    
29. 
    
30. /******************************************************************************
    
31. * EXPORTED MACROS AND DEFINITIONS
    
32. ******************************************************************************/
    
33. typedef enum sht2xResolution_t
    
34. {
    
35.   SHT2x_RES_12_14BIT       = 0x00, // RH=12bit, T=14bit
    
36.   SHT2x_RES_8_12BIT        = 0x01, // RH= 8bit, T=12bit
    
37.   SHT2x_RES_10_13BIT       = 0x80, // RH=10bit, T=13bit
    
38.   SHT2x_RES_11_11BIT       = 0x81, // RH=11bit, T=11bit
    
39.   SHT2x_RES_MASK           = 0x81  // Mask for res. bits (7,0) in user reg.
    
40. } sht2xResolution_t;
    
41. 
    
42. typedef enum sht2xStatusCode {
    
43.   SHT2x_STATUS_OK                = 0x00,
    
44.   SHT2x_STATUS_VALID_DATA        = 0x01,
    
45.   SHT2x_STATUS_NO_CHANGE         = 0x02,
    
46.   SHT2x_STATUS_ABORTED           = 0x03,
    
47.   SHT2x_STATUS_BUSY              = 0x04,
    
48.   SHT2x_STATUS_SUSPEND           = 0x05,
    
49.   SHT2x_STATUS_ERR_IO            = 0x06,
    
50.   SHT2x_STATUS_ERR_BAD_DATA      = 0x07,
    
51.   SHT2x_STATUS_ERR_TIMEOUT       = 0x08
    
52. }sht2xStatusCode;
    
53. 
    
54. // sensor command
    
55. typedef enum{
    
56.   TRIG_T_MEASUREMENT_HM    = 0xE3, // command trig. temp meas. hold master
    
57.   TRIG_RH_MEASUREMENT_HM   = 0xE5, // command trig. humidity meas. hold master
    
58.   TRIG_T_MEASUREMENT_POLL  = 0xF3, // command trig. temp meas. no hold master
    
59.   TRIG_RH_MEASUREMENT_POLL = 0xF5, // command trig. humidity meas. no hold master
    
60.   USER_REG_W               = 0xE6, // command writing user register
    
61.   USER_REG_R               = 0xE7, // command reading user register
    
62.   SOFT_RESET               = 0xFE  // command soft reset
    
63. }sht2xCommand_t;
    
64. 
    
65. typedef enum {
    
66.   SHT2x_EOB_ON             = 0x40, // end of battery
    
67.   SHT2x_EOB_MASK           = 0x40, // Mask for EOB bit(6) in user reg.
    
68. } sht2xEob_t;
    
69. 
    
70. typedef enum {
    
71.   SHT2x_HEATER_ON          = 0x04, // heater on
    
72.   SHT2x_HEATER_OFF         = 0x00, // heater off
    
73.   SHT2x_HEATER_MASK        = 0x04, // Mask for Heater bit(2) in user reg.
    
74. } etSHT2xHeater;
    
75. 
    
76. // measurement signal selection
    
77. typedef enum{
    
78.   HUMIDITY,
    
79.   TEMP
    
80. }etSHT2xMeasureType;
    
81. 
    
82. typedef enum{
    
83.   I2C_ADR_W                = 128,   // sensor I2C address + write bit
    
84.   I2C_ADR_R                = 129    // sensor I2C address + read bit
    
85. }etI2cHeader;
    
86. 
    
87. 
    
88. typedef struct {
    
89.     unsigned char _step;
    
90.     unsigned char ret;
    
91.    
    
92.     unsigned char finish;     //1: finished, 0: idle
    
93.     unsigned char dataValid;  //1: valid, 0: invalid
    
94.    
    
95.     int _tryCnt;
    
96.     int _binValue;   // primordial value from sht20 register
    
97.     int outValue;    // true temperature or humidity
    
98. } shtdrv;
    
99. 
    
100. typedef struct {
     
101.     shtdrv st_Temp;
     
102.     shtdrv st_RH;
     
103.     int errorCode;
     
104. }shtOpt;
     
105. 
     
106. 
     
107. int sht2x_open( void );
     
108. 
     
109. int sht2x_get_humidy( float *humidy );
     
110. 
     
111. int sht2x_get_tempeture( float *temper);
     
112. 
     
113. int sht2x_release( void );
     
114. 
     
115. 
     
116. #ifdef __cplusplus
     
117. }
     
118. #endif
     
119. 
     
120. #endif /* __DRV_SHT20_H */

复制代码

2 测试代码实现

实现功能，读取温度和湿度数据，并通过调试终端打印数据

1） 测试代码

1. #include <sys/types.h>
   
2. #include <sys/stat.h>
   
3. #include <linux/types.h>
   
4. #include <linux/i2c-dev.h>
   
5. #include <linux/i2c.h>
   
6. #include <unistd.h>
   
7. #include <stdio.h>
   
8. #include <string.h>
   
9. #include <fcntl.h>
   
10. #include <stdlib.h>
    
11. #include <linux/fs.h>
    
12. #include <sys/ioctl.h>
    
13. #include <errno.h>
    
14. #include <assert.h>
    
15. #include <string.h>
    
16. #include <time.h>
    
17. #include "drv-sht20.h"
    
18. 
    
19. int main(void)
    
20. {
    
21.     float temper, rh;
    
22.     int count_run = 100;
    
23.     int set;
    
24. 
    
25.     set = sht2x_open();
    
26.     if( set < 0){
    
27.         printf("initial sht20 failure.\n");
    
28.         return -1;
    
29.     }
    
30. 
    
31.     while( count_run > 0){
    
32.                                 set = sht2x_get_tempeture( &temper );
    
33.                                 if(set > -1)
    
34.                                 {
    
35.                                                 printf( "TM(C):  %.2f ", temper*0.01);
    
36.                                 }
    
37. 
    
38.                                 set = sht2x_get_humidy( &rh );
    
39.                                 if(set > -1)
    
40.                                 {
    
41.                                           printf("HM(\%): %.2f \r\n", rh*0.01);
    
42.                                 }
    
43.                                 count_run--;
    
44.     }
    
45. 
    
46.         sht2x_release();
    
47. 
    
48.     return 0;
    
49. }

复制代码

2）Makefile文件

1. CFLAGS= -Wall -O2
   
2. CC=arm-linux-gcc
   
3. 
   
4. 
   
5. test-sht20: test-sht20.o drv-sht20.o
   
6.         $(CC) $(CFLAGS) -o test-sht20 test-sht20.o drv-sht20.o
   
7.         arm-linux-strip -s test-sht20
   
8. 
   
9. clean:
   
10.         rm -f test-sht20 test-sht20.o drv-sht20.o

复制代码

3 测试实验编译代码，通过NFS传送到开发板上