嵌入式Linux下I2C接口調試

2022-01-01 嵌入式Linux中文站


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1). 簡介

I2C是嵌入式設備最為常用的接口之一，常用於如下面這些應用場景，因此本文就基於嵌入式Linux演示在User Space進行I2C設備調試。

- Digital to Analog converter

- EEPROM

- Real Time Clock

- Touch screen LCD

- Audio codec

 

本文所演示的平臺來自於Toradex Apalis iMX6Q ARM嵌入式平臺，這是一個基於NXP iMX6Q ARM處理器，支持四核心Cortex-A9。

 

2. 準備

a).Apalis iMX6Q ARM核心版配合Apalis Ixora載板，連接調試串口UART1到開發主機方便調試，同時配置好Ubuntu開發主機開發環境，具體操作方法可以參考這裡。

b).Apalis iMX6Q系統使用Toradex Linux Release V2.6.1，下載和更新方法請參考這裡。

 

3). I2C總線user space操作命令測試

a). Apalis iMX6Q核心版默認定義提供了三個I2C總線可供外部使用（i2c-2為核心板內部電源管理使用），如下所示，其中i2c-1為通用I2C接口；i2c-0為DDC接口，用於連接HDMI DDC/EDID接口，不能用做通用I2C接口；而i2c-3通常用於連接camera接口使用，不過也可以用做通用I2C接口。

 

 

b). 本文演示示例則通過讀寫Apalis Ixora載板連接在i2c-1總線上面的2Kb EEPROM

 

 

c). User Space下通過I2C tools直接操作i2c-1總線進行訪問EEPROM

./ 查看Apalis iMX6Q的所有I2C總線

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root@apalis-imx6:~# ls -l /dev/i2c-*

crw-- 1 root root 89, 0 4??月  26 06:52 /dev/i2c-0

crw-- 1 root root 89, 1 4??月  26 06:52 /dev/i2c-1

crw-- 1 root root 89, 2 4??月  26 06:52 /dev/i2c-2

crw-- 1 root root 89, 3 4??月  26 06:52 /dev/i2c-3

--

./ 查看i2c-1總線上面的設備

可以看到在0x50和0x68兩個地址上面掛有設備，0x68顯示為UU意味著這個設備被kernel driver佔用，通常不能從user space探查，這裡結合Apalis iMX6Q手冊可以得知掛載的為外部RTC設備；而0x50則為我們所需要測試的EEPROM設備

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./ dump 0x50 EEPROM全部寄存器地址0-0xff，初始狀態下每個寄存器地址保存的數值都是0xff

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./使用i2cset和i2cget來寫和讀EEPROM特定寄存器地址

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// 向EEPROM 0x00寄存器地址寫入0x01

root@apalis-imx6:/home# i2cset 1 0x50 0x00 0x01 b                              

WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse!     

DANGEROUS! Writing to a serial EEPROM on a memory DIMM                         

may render your memory USELESS and make your system UNBOOTABLE!                

I will write to device file /dev/i2c-1, chip address 0x50, data address        

0x00, data 0x01, mode byte.                                                    

Continue? [y/N] y                                                              

// 讀取EEPROM 0x00寄存器地址

root@apalis-imx6:/home# i2cget 1 0x50 0x00 b                                   

……                                                            

0x01

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d). User Space下通過I2C tools讀取i2c-1總線進行訪問RTC晶片

./Apalis Ixora載板外部RTC晶片使用ST m41t00 晶片，其內部集成8 byte寄存器用於存儲時間相關信息，格式如下：

--

1st byte: seconds register

2nd byte: minutes register

3rd byte: century/hours register

4th byte: day register

5th byte: date register

6th byte: month register

7th byte: years register

8th byte: control register

--

 

./ Linux下查看當前時間

--

root@apalis-imx6:~# date                                                       

2017??年 04??月 26??日 ??星??期??三 08:57:23 UTC

--

 

./ Linux下手動修改當前時間，默認當設備聯網時候自動聯網校準時間是打開的

--

// 關閉網絡時間同步

timedatectl set-ntp 0

 

//手動設置時間並重啟

timedatectl set-time 22:50:11

reboot

--

 

./ 利用i2cget –f命令查看RTC寄存器數值示例

--

// 查看當前系統時間設置

root@apalis-imx6:~# date

2017??年 04??月 26??日 ??星??期??三 09:02:17 UTC

// 讀取時數值

root@apalis-imx6:~# i2cget -f 1 0x68 0x02 b

……

0x09

// 讀取分數值

root@apalis-imx6:~# i2cget -f 1 0x68 0x01 b

……

0x02

// 讀取秒數值

root@apalis-imx6:~# i2cget -f 1 0x68 0x00 b

……

0x41

--

 

4). I2C總線C程序操作示例

使用C程序打開I2C設備並進行讀寫，這裡編寫例程以訪問i2c-1總線上的EEPROM設備進行讀寫操作。

a). 首先以C程序訪問i2C設備，需要include 「i2c-dev.h」這個頭文件，請注意在Linux中有兩個同樣名字的頭文件，系統自帶的通常是來自Linux kernel的i2c總線驅動對應的，這個並不是我們所需要的，而我們所需的是i2c-tools裡面提供的這個「i2c-dev.h」頭文件，這個文件請見這裡：

 

b). 示例C程序代碼請參考這裡，說明如下：

./ 首先程序含有輸入變量，i2c總線號碼，設備地址以及變量X，用於設置需要讀寫的寄存器地址：0xX0 – 0xXf

./ 使用open函數打開i2c總線

./ 使用ioctl函數設置設備地址

./ 利用 SMBus 命令或者write函數向寄存器地址 0xX0 – 0xXf寫入數據，數值就是對應的寄存器地址

./ 利用SMBus命令或者read函數讀取寄存器地址 0xX0 – 0xXf數據並列印出來

./ 關閉i2c總線設備並退出程序

 

c). 程序運行結果

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// 寫入並讀出寄存器0x00 – 0x0f

root@apalis-imx6:~# ./i2ctest 1 80 0                                           

0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0a 0x0b 0x0c 0x0d 0x0e 0x0f

0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0a 0x0b 0x0c 0x0d 0x0e 0x0f

// 寫入並讀出寄存器0x10 – 0x1f

root@apalis-imx6:~# ./i2ctest 1 80 1                                           

0x10 0x11 0x12 0x13 0x14 0x15 0x16 0x17 0x18 0x19 0x1a 0x1b 0x1c 0x1d 0x1e 0x1f

0x10 0x11 0x12 0x13 0x14 0x15 0x16 0x17 0x18 0x19 0x1a 0x1b 0x1c 0x1d 0x1e 0x1f

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這時dump EEPROM所有寄存器結果如下

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