【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
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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26.1.3.1 AP3216C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/***************************************************************
4Copyright © 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V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #include "imx6ul.h"
14
15/* 相关宏定义 */
16 #define I2C_STATUS_OK (0)
17 #define I2C_STATUS_BUSY (1)
18 #define I2C_STATUS_IDLE (2)
19 #define I2C_STATUS_NAK (3)
20 #define I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST (4)
21 #define I2C_STATUS_TIMEOUT (5)
22 #define I2C_STATUS_ADDRNAK (6)
23
24/*
25* I2C方向枚举类型
26*/
27enum 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*/
36struct i2c_transfer
37{
38unsignedchar slaveAddress; /* 7位从机地址 */
39enum i2c_direction direction; /* 传输方向 */
40unsignedint subaddress; /* 寄存器地址 */
41unsignedchar subaddressSize; /* 寄存器地址长度 */
42unsignedchar*volatile data; /* 数据缓冲区 */
43volatileunsignedint dataSize; /* 数据缓冲区长度 */
44};
45
46/*
47*函数声明
48*/
49void i2c_init(I2C_Type *base);
50unsignedchar i2c_master_start(I2C_Type *base,
unsignedchar address,
enum i2c_direction direction);
51unsignedchar i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base,
unsignedchar address,
enum i2c_direction direction);
52unsignedchar i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base,
unsignedint status);
53unsignedchar i2c_master_stop(I2C_Type *base);
54void i2c_master_write(I2C_Type *base,constunsignedchar*buf,
unsignedint size);
55void i2c_master_read(I2C_Type *base,unsignedchar*buf,
unsignedint size);
56unsignedchar i2c_master_transfer(I2C_Type *base,
struct i2c_transfer *xfer);
57
58 #endif
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
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : bsp_i2c.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : IIC驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
***************************************************************/
1 #include "bsp_i2c.h"
2 #include "bsp_delay.h"
3 #include "stdio.h"
4
5/*
6 * @description : 初始化I2C，波特率100KHZ
7 * @param – base : 要初始化的IIC设置
8 * @return : 无
9 */
10void i2c_init(I2C_Type *base)
11{
12/* 1、配置I2C */
13 base->I2CR &=~(1<<7);/* 要访问I2C的寄存器，首先需要先关闭I2C */
14
15/* 设置波特率为100K
16 * I2C的时钟源来源于IPG_CLK_ROOT=66Mhz
17 * IFDR设置为0X15，也就是640分频，
18 * 66000000/640=103.125KHz≈100KHz。
19 */
20 base->IFDR =0X15<<0;
21
22/* 设置寄存器I2CR，开启I2C */
23 base->I2CR |=(1<<7);
24}
25
26/*
27 * @description : 发送重新开始信号
28 * @param - base : 要使用的IIC
29 * @param - addrss : 设备地址
30 * @param - direction : 方向
31 * @return : 0 正常其他值出错
32 */
33unsignedchar i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base,
unsignedchar address,
enum i2c_direction direction)
34{
35/* I2C忙并且工作在从模式,跳出 */
36if(base->I2SR &(1<<5)&&(((base->I2CR)&(1<<5))==0))
37return1;
38
39/*
40 * 设置寄存器I2CR
41 * bit: 1 发送
42 * bit: 1 产生重新开始信号
43 */
44 base->I2CR |=(1<<4)|(1<<2);
45
46/*
47 * 设置寄存器I2DR，bit : 要发送的数据，这里写入从设备地址
48 */
49 base->I2DR =((unsignedint)address <<1)|
((direction == kI2C_Read)?1:0);
50return0;
51}
52
53/*
54 * @description : 发送开始信号
55 * @param - base : 要使用的IIC
56 * @param - addrss : 设备地址
57 * @param - direction : 方向
58 * @return : 0 正常其他值出错
59 */
60unsignedchar i2c_master_start(I2C_Type *base,
unsignedchar address,
enum i2c_direction direction)
61{
62if(base->I2SR &(1<<5))/* I2C忙 */
63return1;
64
65/*
66 * 设置寄存器I2CR
67 * bit: 1 主模式
68 * bit: 1 发送
69 */
70 base->I2CR |=(1<<5)|(1<<4);
71
72/*
73 * 设置寄存器I2DR，bit : 要发送的数据，这里写入从设备地址
74 */
75 base->I2DR =((unsignedint)address <<1)|
((direction == kI2C_Read)?1:0);
76return0;
77}
78
79/*
80 * @description : 检查并清除错误
81 * @param - base : 要使用的IIC
82 * @param - status : 状态
83 * @return : 状态结果
84 */
85unsignedchar i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base,
unsignedint status)
86{
87if(status &(1<<4)) /* 检查是否发生仲裁丢失错误 */
88{
89 base->I2SR &=~(1<<4); /* 清除仲裁丢失错误位 */
90 base->I2CR &=~(1<<7); /* 先关闭I2C */
91 base->I2CR |=(1<<7); /* 重新打开I2C */
92return I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST;
93}
94elseif(status &(1<<0)) /* 没有接收到从机的应答信号 */
95{
96return I2C_STATUS_NAK; /* 返回NAK(No acknowledge) */
97}
98return I2C_STATUS_OK;
99}
100
101/*
102* @description : 停止信号
103* @param - base : 要使用的IIC
104* @param : 无
105* @return : 状态结果
106*/
107unsignedchar i2c_master_stop(I2C_Type *base)
108{
109unsignedshort timeout =0XFFFF;
110
111/* 清除I2CR的bit这三位 */
112 base->I2CR &=~((1<<5)|(1<<4)|(1<<3));
113while((base->I2SR &(1<<5))) /* 等待忙结束 */
114{
115 timeout--;
116if(timeout ==0) /* 超时跳出 */
117return I2C_STATUS_TIMEOUT;
118}
119return I2C_STATUS_OK;
120}
121
122/*
123* @description : 发送数据
124* @param - base : 要使用的IIC
125* @param - buf : 要发送的数据
126* @param - size : 要发送的数据大小
127* @param - flags : 标志
128* @return : 无
129*/
130void i2c_master_write(I2C_Type *base,constunsignedchar*buf,
unsignedint size)
131{
132while(!(base->I2SR &(1<<7))); /* 等待传输完成 */
133 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位 */
134 base->I2CR |=1<<4; /* 发送数据 */
135while(size--)
136{
137 base->I2DR =*buf++;/* 将buf中的数据写入到I2DR寄存器 */
138while(!(base->I2SR &(1<<1))); /* 等待传输完成 */
139 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位 */
140
141/* 检查ACK */
142if(i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR))
143break;
144}
145 base->I2SR &=~(1<<1);
146 i2c_master_stop(base); /* 发送停止信号 */
147}
148
149/*
150* @description : 读取数据
151* @param - base : 要使用的IIC
152* @param - buf : 读取到数据
153* @param - size : 要读取的数据大小
154* @return : 无
155*/
156void i2c_master_read(I2C_Type *base,unsignedchar*buf,
unsignedint size)
157{
158volatileuint8_t dummy =0;
159
160 dummy++; /* 防止编译报错 */
161while(!(base->I2SR &(1<<7))); /* 等待传输完成 */
162 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除中断挂起位 */
163 base->I2CR &=~((1<<4)|(1<<3));/* 接收数据 */
164if(size ==1) /* 如果只接收一个字节数据的话发送NACK信号 */
165 base->I2CR |=(1<<3);
166
167 dummy = base->I2DR; /* 假读 */
168while(size--)
169{
170while(!(base->I2SR &(1<<1))); /* 等待传输完成 */
171 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位 */
172
173if(size ==0)
174 i2c_master_stop(base); /* 发送停止信号 */
175if(size ==1)
176 base->I2CR |=(1<<3);
177*buf++= base->I2DR;
178}
179}
180
181/*
182* @description : I2C数据传输，包括读和写
183* @param – base : 要使用的IIC
184* @param – xfer : 传输结构体
185* @return : 传输结果,0 成功，其他值失败;
186*/
187unsignedchar i2c_master_transfer(I2C_Type *base,
struct i2c_transfer *xfer)
188{
189unsignedchar ret =0;
190enum i2c_direction direction = xfer->direction;
191
192 base->I2SR &=~((1<<1)|(1<<4)); /* 清除标志位 */
193while(!((base->I2SR >>7)&0X1)){}; /* 等待传输完成 */
194/* 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 */
195if((xfer->subaddressSize >0)&&(xfer->direction ==
kI2C_Read))
196 direction = kI2C_Write;
197 ret = i2c_master_start(base, xfer->slaveAddress, direction);
198if(ret)
199return ret;
200while(!(base->I2SR &(1<<1))){}; /* 等待传输完成 */
201 ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
202if(ret)
203{
204 i2c_master_stop(base); /* 发送出错，发送停止信号 */
205return ret;
206}
207
208/* 发送寄存器地址 */
209if(xfer->subaddressSize)
210{
211do
212{
213 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除标志位 */
214 xfer->subaddressSize--; /* 地址长度减一 */
215 base->I2DR =((xfer->subaddress)>>(8*
xfer->subaddressSize));
216while(!(base->I2SR &(1<<1))); /* 等待传输完成 */
217/* 检查是否有错误发生 */
218 ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
219if(ret)
220{
221 i2c_master_stop(base); /* 发送停止信号 */
222return ret;
223}
224}while((xfer->subaddressSize >0)&&(ret ==
I2C_STATUS_OK));
225
226if(xfer->direction == kI2C_Read) /* 读取数据 */
227{
228 base->I2SR &=~(1<<1); /* 清除中断挂起位 */
229 i2c_master_repeated_start(base, xfer->slaveAddress,
kI2C_Read);
230while(!(base->I2SR &(1<<1))){}; /* 等待传输完成 */
231
232/* 检查是否有错误发生 */
233 ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
234if(ret)
235{
236 ret = I2C_STATUS_ADDRNAK;
237 i2c_master_stop(base); /* 发送停止信号 */
238return ret;
239}
240}
241}
242
243/* 发送数据 */
244if((xfer->direction == kI2C_Write)&&(xfer->dataSize >0))
245 i2c_master_write(base, xfer->data, xfer->dataSize);
246/* 读取数据 */
247if((xfer->direction == kI2C_Read)&&(xfer->dataSize >0))
248 i2c_master_read(base, xfer->data, xfer->dataSize);
249return0;
250
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/***************************************************************
4Copyright © 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V1.0 2019/3/26 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #include "imx6ul.h"
14
15 #define AP3216C_ADDR 0X1E/* AP3216C器件地址 */
16
17/* AP3316C寄存器 */
18 #define AP3216C_SYSTEMCONG 0x00/* 配置寄存器 */
19 #define AP3216C_INTSTATUS 0X01/* 中断状态寄存器 */
20 #define AP3216C_INTCLEAR 0X02/* 中断清除寄存器 */
21 #define AP3216C_IRDATALOW 0x0A/* IR数据低字节 */
22 #define AP3216C_IRDATAHIGH 0x0B/* IR数据高字节 */
23 #define AP3216C_ALSDATALOW 0x0C/* ALS数据低字节 */
24 #define AP3216C_ALSDATAHIGH0X0D/* ALS数据高字节 */
25 #define AP3216C_PSDATALOW 0X0E/* PS数据低字节 */
26 #define AP3216C_PSDATAHIGH 0X0F/* PS数据高字节 */
27
28/* 函数声明 */
29unsignedchar ap3216c_init(void);
30unsignedchar ap3216c_readonebyte(unsignedchar addr,
unsignedchar reg);
31unsignedchar ap3216c_writeonebyte(unsignedchar addr,
unsignedchar reg,
unsignedchar data);
32void ap3216c_readdata(unsignedshort*ir,unsignedshort*ps,
unsignedshort*als);
33
34 #endif
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
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : bsp_ap3216c.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : AP3216C驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/3/26 左忠凯创建
***************************************************************/
1 #include "bsp_ap3216c.h"
2 #include "bsp_i2c.h"
3 #include "bsp_delay.h"
4 #include "cc.h"
5 #include "stdio.h"
6
7/*
8 * @description : 初始化AP3216C
9 * @param : 无
10 * @return : 0 成功，其他值错误代码
11 */
12unsignedchar ap3216c_init(void)
13{
14unsignedchar data =0;
15
16/* 1、IO初始化，配置I2C IO属性
17 * I2C1_SCL -> UART4_TXD
18 * I2C1_SDA -> UART4_RXD
19 */
20 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);
21 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);
22 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,0x70B0);
23 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,0X70B0);
24
25/* 2、初始化I2C1 */
26 i2c_init(I2C1);
27
28/* 3、初始化AP3216C */
29 /* 复位AP3216C */
30 ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG,0X04);
31 delayms(50);/* AP33216C复位至少10ms */
32
33 /* 开启ALS、PS+IR */
34 ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG,0X03);
35
36 /* 读取刚刚写进去的0X03 */
37 data = ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG);
38if(data ==0X03)
39return0;/* AP3216C正常 */
40else
41return1;/* AP3216C失败 */
42}
43
44/*
45 * @description : 向AP3216C写入数据
46 * @param – addr : 设备地址
47 * @param - reg : 要写入的寄存器
48 * @param – data : 要写入的数据
49 * @return : 操作结果
50 */
51unsignedchar ap3216c_writeonebyte(unsignedchar addr,
unsignedchar reg,
unsignedchar data)
52{
53unsignedchar status=0;
54unsignedchar writedata=data;
55struct i2c_transfer masterXfer;
56
57/* 配置I2C xfer结构体 */
58 masterXfer.slaveAddress = addr; /* 设备地址 */
59 masterXfer.direction = kI2C_Write; /* 写入数据 */
60 masterXfer.subaddress = reg; /* 要写入的寄存器地址 */
61 masterXfer.subaddressSize =1; /* 地址长度一个字节 */
62 masterXfer.data =&writedata; /* 要写入的数据 */
63 masterXfer.dataSize =1; /* 写入数据长度1个字节 */
64
65if(i2c_master_transfer(I2C1,&masterXfer))
66 status=1;
67
68return status;
69}
70
71/*
72 * @description : 从AP3216C读取一个字节的数据
73 * @param – addr : 设备地址
74 * @param - reg : 要读取的寄存器
75 * @return : 读取到的数据。
76 */
77unsignedchar ap3216c_readonebyte(unsignedchar addr,
unsignedchar reg)
78{
79unsignedchar val=0;
80
81struct i2c_transfer masterXfer;
82 masterXfer.slaveAddress = addr; /* 设备地址 */
83 masterXfer.direction = kI2C_Read; /* 读取数据 */
84 masterXfer.subaddress = reg; /* 要读取的寄存器地址 */
85 masterXfer.subaddressSize =1; /* 地址长度一个字节 */
86 masterXfer.data =&val; /* 接收数据缓冲区 */
87 masterXfer.dataSize =1; /* 读取数据长度1个字节 */
88 i2c_master_transfer(I2C1,&masterXfer);
89
90return val;
91}
92
93/*
94 * @description : 读取AP3216C的原始数据，包括ALS,PS和IR, 注意！如果
95 * :同时打开ALS,IR+PS两次数据读取的时间间隔要大于112.5ms
96 * @param - ir : ir数据
97 * @param - ps : ps数据
98 * @param - ps : als数据
99 * @return : 无。
100*/
101void ap3216c_readdata(unsignedshort*ir,unsignedshort*ps,unsignedshort*als)
102{
103unsignedchar buf;
104unsignedchar i;
105
106/* 循环读取所有传感器数据 */
107for(i =0; i <6; i++)
108{
109 buf= ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR,
AP3216C_IRDATALOW + i);
110}
111
112if(buf&0X80) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
113*ir =0;
114else /* 读取IR传感器的数据 */
115*ir =((unsignedshort)buf<<2)|(buf&0X03);
116
117*als =((unsignedshort)buf<<8)| buf;/* 读取ALS数据 */
118
119if(buf&0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
120*ps =0;
121else /* 读取PS传感器的数据 */
122*ps =((unsignedshort)(buf&0X3F)<<4)|
(buf&0X0F);
123}
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
/**************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : mian.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : I.MX6U开发板裸机实验18 IIC实验
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
来学习如何驱动I.MX6U的IIC接口，并且通过IIC接口读取板载
AP3216C的数据值。
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/15 左忠凯创建
**************************************************************/
1#include "bsp_clk.h"
2#include "bsp_delay.h"
3#include "bsp_led.h"
4#include "bsp_beep.h"
5#include "bsp_key.h"
6#include "bsp_int.h"
7#include "bsp_uart.h"
8#include "bsp_lcd.h"
9#include "bsp_rtc.h"
10 #include "bsp_ap3216c.h"
11 #include "stdio.h"
12
13/*
14* @description : main函数
15* @param : 无
16* @return : 无
17*/
18int main(void)
19{
20 unsignedshort ir, als, ps;
21 unsignedchar state = OFF;
22
23 int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用！) */
24 imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */
25 delay_init(); /* 初始化延时 */
26 clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
27 led_init(); /* 初始化led */
28 beep_init(); /* 初始化beep */
29 uart_init(); /* 初始化串口，波特率115200 */
30 lcd_init(); /* 初始化LCD */
31
32 tftlcd_dev.forecolor = LCD_RED;
33 lcd_show_string(30,50,200,16,16,
(char*)"ALPHA-IMX6U IIC TEST");
34 lcd_show_string(30,70,200,16,16,(char*)"AP3216C TEST");
35 lcd_show_string(30,90,200,16,16,(char*)"ATOM@ALIENTEK");
36 lcd_show_string(30,110,200,16,16,(char*)"2019/3/26");
37
38 while(ap3216c_init()) /* 检测不到AP3216C */
39 {
40 lcd_show_string(30,130,200,16,16,
(char*)"AP3216C Check Failed!");
41 delayms(500);
42 lcd_show_string(30,130,200,16,16,
(char*)"Please Check! ");
43 delayms(500);
44 }
45
46 lcd_show_string(30,130,200,16,16,(char*)"AP3216C Ready!");
47 lcd_show_string(30,160,200,16,16,(char*)" IR:");
48 lcd_show_string(30,180,200,16,16,(char*)" PS:");
49 lcd_show_string(30,200,200,16,16,(char*)"ALS:");
50 tftlcd_dev.forecolor = LCD_BLUE;
51 while(1)
52 {
53 ap3216c_readdata(&ir,&ps,&als); /* 读取数据 */
54 lcd_shownum(30+32,160, ir,5,16); /* 显示IR数据 */
55 lcd_shownum(30+32,180, ps,5,16); /* 显示PS数据 */
56 lcd_shownum(30+32,200, als,5,16); /* 显示ALS数据 */
57 delayms(120);
58 state =!state;
59 led_switch(LED0,state);
60 }
61 return0;
62}
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“AP3216C Check Failed!”和“Please Check!”，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26.4.1.1Makefile文件代码
1CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
2TARGET ?=ap3216c
3
4/* 省略掉其它代码...... */
5
6INCDIRS := 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:
45rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS)$(SOBJS)
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：
chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownload ap3216c.bin /dev/sdd //烧写到SD卡中
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。
正点原子的文档总是让我震惊：这需要多大的工作量啊！
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