¶ I2C
¶ 概述
I2C是我们常用的外设功能之一，CSK6 SDK I2C外设驱动采用标准的I2C总线协议，本节我们将通过示例讲解如何使用CSK6 SDK的I2C API接口实现数据的收发。
CSK6 芯片有两个I2C 硬件外设。
CSK6 I2C驱动功能特性如下：
- 支持主/从设备。
- 支持三种可选传输速度模式 Standard-mode (100 kb/s)、Fast-mode (400 kb/s) 和Fast-mode plus (1 Mb/s)。
- 支持DMA传送。
- 支持主发、主收、从发、从收模式。
- 支持多主机模式。
- 支持地址参数为 7-bit和10-bit。
- 支持general call模式。
- 支持时钟延展。
¶ 使用示例
¶ 常用 API 接口
I2C配置
int i2c_configure(const struct device *dev, uint32_t dev_config);
I2C主控制器的配置操作，成功返回0，失败返回非0。
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向I2C Device的指针 |
| dev_config | I2C运行时的配置值，32位 |
dev_config可取以下选项
| 宏定义 | 作用 | |
|---|---|---|
| I2C_SPEED_STANDARD | 标准模式：100 kHz | |
| I2C_SPEED_FAST | 快速模式：400 kHz | |
| I2C_SPEED_FAST_PLUS | 快速模式+：1 MHz | |
| I2C_SPEED_HIGH | 高速模式：3.4 MHz | |
| I2C_SPEED_ULTRA | 超快速模式：5 MHz | |
| I2C_MODE_MASTER | 使当前控制器作为主控制器 | |
| I2C_ADDR_10_BITS | 使用10位寻址。（不推荐使用-改用I2C_MSG_ADDR_10_BITS） |
I2C写
static int i2c_write(const struct device *dev, const uint8_t *buf, uint32_t num_bytes, uint16_t addr);
将数据写入I2C设备，此函数写入一次会产生起始与终止信号，成功返回0，失败返回非0。
参数说明
| 参数名 | 介绍 |
|---|---|
| dev | 指向I2C Device的指针 |
| buf | 传输数据的buf内存池 |
| num_bytes | 传输数据的buf大小 |
| addr | I2C设备地址 |
I2C读
static int i2c_read(const struct device * dev, uint8_t *buf, uint32_t num_bytes, uint16_t addr);
从I2C设备读取数据，此函数读取一次会产生起始与终止信号，成功返回0，失败返回非0。
参数说明
| 参数名 | 介绍 |
|---|---|
| dev | 指向I2C Device的指针 |
| buf | 存储数据的buf内存池 |
| num_bytes | 存储数据的buf大小 |
| addr | I2C设备地址 |
更多I2C API接口请访问zephyr官网I2C Interface。
¶ 准备工作
本示例基于 csk6011a_nano开发板实现，使用了两组I2C作为主从设备进行数据的通讯，其中
i2c0(GPIO_A_04, GPIO_A_05)作为主设备(master)i2c1(GPIO_A_06, GPIO_A_07)作为从设备(slave)
使用杜邦线将i2c0(GPIO_A_04, GPIO_A_05)和i2c1(GPIO_A_06, GPIO_A_07)通连接，如下图示：
tip
通常I2C通讯SCL和SDA之间都需要接上拉电阻(大小由速度和容性负载决定一般在3.3K-10K之间)以保证数据的稳定性，减少干扰，如下图示:
¶ 获取sample项目
通过Lisa命令创建项目：
lisa zep create
依次按以下目录选择完成i2c sample创建：
boards → csk6 → driver→ i2c→ master_slave
¶ 组件配置
CONFIG_STDOUT_CONSOLE=y
CONFIG_PRINTK=y
# I2C配置
CONFIG_I2C=y
¶ I2C设备树配置
csk6011a_nano开发板提供了多组I2C。本示例使用i2c0(GPIO_A_04, GPIO_A_05)和i2c1(GPIO_A_06, GPIO_A_07)两组GPIO口，因此需要在设备树中将这两组GPIO复用为I2C引脚功能，可通过board overlay的方式完成I2C引脚的配置。
在app目录下增加csk6011a_nano.overlay文件并添加如下配置：
/*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Copyright (c) 2022 Listenai
*/
&csk6011a_nano_pinctrl{
/* 将GPIOA_4配置为i2c0 scl*/
pinctrl_i2c0_scl_default: i2c0_scl_default{
/* 将pa4 设置function为8 复用I2C引脚功能 */
pinctrls = <&pinmuxa 4 8>;
};
/* 将GPIOA_5 i2c0 sda*/
pinctrl_i2c0_sda_default: i2c0_sda_default{
/* 将pa5 设置function为8 复用I2C引脚功能 */
pinctrls = <&pinmuxa 5 8>;
};
pinctrl_i2c1_scl_default: i2c1_scl_default{
pinctrls = <&pinmuxa 7 9>;
};
pinctrl_i2c1_sda_default: i2c1_sda_default{
pinctrls = <&pinmuxa 6 9>;
};
};
&i2c1 {
status = "okay";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1_scl_default &pinctrl_i2c1_sda_default>;
pinctrl-names = "default";
};
&i2c0 {
status = "okay";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c0_scl_default &pinctrl_i2c0_sda_default>;
pinctrl-names = "default";
};
NOTE
如果您想了解更多关于设备树的信息，请学习设备树章节。
¶ 应用逻辑
本实例中主要实现了以下数据收发：
- master一次向slave发送256个字节数据，slave接收256字节数据并通过串口打印输出
- slave一次向master发送256个字节数据，master接收256字节数据并通过串口打印输出
- master每隔10S发送一次256个字节数据并以此循环，slave接收数据并打印输出
¶ 应用逻辑实现
I2C初始化：
/*定义一个I2C设备名称，并通过设备树接口获取I2C的设备树信息*/
#define I2C0_DEV_NAME DT_LABEL(DT_ALIAS(i2c_0))
#define I2C1_DEV_NAME DT_LABEL(DT_ALIAS(i2c_1))
/* 从机地址：csk6默认的从机地址为:0x35*/
#define SLAVE_ADDRESS (0x35)
/* 设置I2C的时钟速率和主从模式*/
uint32_t i2c0_cfg = I2C_SPEED_SET(I2C_SPEED_STANDARD) | I2C_MODE_MASTER;
uint32_t i2c1_cfg = 0;
/*定义I2C设备实例*/
const struct device *i2c0_dev = NULL;
const struct device *i2c1_dev = NULL;
/*定义用于I2C主从设备数据收发的数组，长度为256个字节*/
uint8_t data0[256] = { 0 };
uint8_t data1[256] = { 0 };
void main(void)
{
/*配置I2C设备*/
i2c_configure(i2c0_dev, i2c0_cfg);
i2c_configure(i2c1_dev, i2c1_cfg);
/*创建一个线程，用于处理从设备的数据收发*/
k_thread_create(&slave_thread_data, slave_stack_area,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(slave_stack_area),
i2c_slave_thread, NULL, NULL, NULL, pri, 0, K_NO_WAIT);
/*创建一个线程，用于处理主设备的数据收发*/
k_thread_create(&master_thread_data, master_stack_area,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(master_stack_area), i2c_master_thread, NULL,
NULL, NULL, pri, 0, K_NO_WAIT);
}
master和slave数据收发实现
i2c_master_thread实现：
void i2c_master_thread(void *v1, void *v2, void *v3)
{
/* data0填充数据 */
for (int i = 0; i < sizeof(data0) - 1; i++) {
data0[i] = i;
}
/* 1. master发送数据，slave接收 */
i2c_write(i2c0_dev, data0, sizeof(data0) - 1, SLAVE_ADDRESS);//master写数据
...
/* 2. master接收数据 */
i2c_read(i2c0_dev, data0, sizeof(data0), SLAVE_ADDRESS);
...
/* 3. master间隔10S循环发送数据 */
while (1) {
k_msleep(10000);
i2c_write(i2c0_dev, data0, sizeof(data0) - 1, SLAVE_ADDRESS);
}
}
i2c_slave_thread实现：
void i2c_slave_thread(void *v1, void *v2, void *v3)
{
/* master发送数据，slave接收 */
i2c_read(i2c1_dev, data1, sizeof(data1), 0);
/* 通过串口打印数据 */
for (int i = 0; i < sizeof(data1); i++) {
printk("data1[%d]: %d\n", i, data1[i]);
}
...
/* 清空数据并重新填装 */
memset(data1, sizeof(data1), 0);
for (int i = 0; i < sizeof(data1); i++) {
data1[i] = 256 - i;
}
...
/* 2.slave发送数据，master接收 */
i2c_write(i2c1_dev, data1, sizeof(data1) - 1, 0);
...
/* 3. slave循环等待数据 */
while (1) {
memset(data1, sizeof(data1), 0);
i2c_read(i2c1_dev, data1, sizeof(data1), 0);
}
}
¶ 编译和烧录
¶ 编译
在app根目录下通过以下指令完成编译：
lisa zep build -b csk6011a_nano
¶ 烧录
csk6011a_nano通过USB连接PC，通过烧录指令开始烧录：
lisa zep flash --runner pyocd
¶ 查看结果
查看串口日志
CSK6-NanoKit通过板载DAPlink虚拟串口连接电脑，或者将CSK6-NanoKit的日志串口A03 TX A02 RX外接串口板并连接电脑。
- 在电脑端使用串口调试助手查看日志，默认波特率为115200。
slave接收到master发送的数据结果应为：
data1[0]: 0
data1[1]: 1
data1[2]: 2
data1[3]: 3
...
data1[252]: 252
data1[253]: 253
data1[254]: 254
data1[255]: 0
master接收到slave发送的数据结果应为：
slave send data
data0[0]: 0
data0[1]: 255
data0[2]: 254
data0[3]: 253
...
data0[252]: 4
data0[253]: 3
data0[254]: 2
data0[255]: 1