I2C的使用

I2C使用

在飞腾派使用以及飞腾小车的开发过程中我们不需要编写I2C驱动，因此这里不对I2C的时序、发送的数据格式等等做介绍，这里简单介绍一下I2C协议以及如何在Linux下和Python中使用。
- I2C介绍
  
  没有了解过硬件相关知识的人可以这么理解I2C，就是所有数据都是根据寄存器地址进行读写的，另外I2C是一个总线协议，因此所有芯片都是连在相同的两根线上，即是共用的；所以每次读的时候，就是给I2C总线发送要读设备地址和寄存器地址；同理，写的时候，就是发送要写的设备地址、寄存器地址和要写的数据。
  
  在同一个I2C总线上的芯片都会接收到每次发送的请求，芯片会进行设备地址校验，如果不是自己的设备地址，那就不会响应这次请求。
- 在Linux下使用I2C
  
  在Linux下使用I2C有一个工具i2c-tools，飞腾派官方镜像中是自带这个的，如果没有的话可以在终端运行下面命令安装一下。
```
sudo apt-get install i2c-tools
```
  这个工具里包含很多命令，下面一个一个来说。
  - i2cdetect扫描I2C总线并列出已连接的设备
    
    首先在一个开发板或者PC上是可能有多个I2C总线的，因此可以先列出所有的I2C总线。
```
i2cdetect -l
```
    返回的内容格式如下：
```
i2c-3   i2c         56247000.i2c            I2C adapter
i2c-2   i2c         56226000.i2c            I2C adapter
```
    其中i2c-2和i2c-3就表示可以用的总线号为2和3。这个是PC端才会有的参数，并不是I2C协议自带定义的，假如使用单片机这种MCU编程控制的话，一般不涉及到总线号这个参数。
    
    知道可用的总线后，便可以使用如下命令查看一个总线上的所有设备。
```
i2cdetect -r -y 2
```
    返回的内容格式如下：
```
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- --
```
    以上面这个返回为例子，可以看到在总线2上有两个设备，地址分别为0x2a和0x60，在不为--的位置上把行和列加起来就是设备的地址，有时候会显示UU，有时候也会直接显示设备地址。
  - i2cdump显示I2C设备的所有寄存器内容
    
    知道可用总线及设备后，接下来可以对设备进行读写了，先说一下读取，有两种方式，一种是直接读取设备所有寄存器数据，就是这个i2cdump指令，另一个是i2cget，只读取一个寄存器，这个下面再讲。i2cdump的使用举例如下：
```
i2cdump -f -y 2 0x2a
```
    这里就是指定了要读取的总线及设备的地址，返回的结果格式如下：
```
No size specified (using byte-data access)
    0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f    0123456789abcdef
00: da 00 81 00 fb 03 00 00 00 00 00 43 01 03 00 00   ?.?.??.....C??..
10: 55 55 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   UUU.............
20: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
30: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
40: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
50: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
60: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
70: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
80: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
90: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
a0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
b0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
c0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
d0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
e0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
f0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   ................
```
    就是一个类似表格的形式，展示设备中所有寄存器的数据，右边是一个转ASCII字符的展示。这个指令可以方便的查看设备寄存器数据，调试时候比较好用。
  - i2cget从指定寄存器中读取数据
    
    下面介绍读取指定寄存器数据的指令。i2cget一次可以读出来一个寄存器的数据，使用举例如下：
```
sudo i2cget -y 2 0x2a 0x02
```
    这里就是读取总线2上的设备地址为0x2a的芯片上寄存器地址为0x02中的数据。返回内容就是十六进制的一个字节的数据。
```
0x81
```
  - i2cset向指定I2C设备的寄存器中写入数据
    
    下面介绍向寄存器中写入数据，i2cset指令一次只能写入一个寄存器数据，使用距离如下：
```
i2cset -f -y 2 0x2a 0x77 0x3f
```
    这里就是向总线2上设备地址为0x2a的芯片上寄存器地址为0x77中写入数据0x3f，这个指令正确执行时候没有返回。如果想验证是否写入成功可以读取寄存器数据进行查看。
- 在Python下使用I2C
  
  因为在开发飞腾派小车时候是飞腾派连接PCA9685，再由PCA9685连接TB6612FNG，所以需要学习Python下使用I2C。
  - 安装所需库smbus
    
    需要安装第三方库smbus，使用pip管理Python库的话，使用如下命令安装。
```
pip3 install smbus
```
    如果是使用apt管理Python的库的话，使用如下命令安装smbus。
```
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-smbus
```
    有时候apt可能找不到需要的包，因此需要先update更新一下。
  - 声明总线对象
    
    使用如下代码声明一个总线对象，所需参数为要控制的总线号。
```
import smbus

bus = smbus.SMBus(2)
```
  - 向总线上发送写寄存器指令 WRITE
    
    使用如下函数写寄存器。
```
addr  = 0x60
reg   = 0x00
value = 0x10

bus.write_byte_data(addr, reg, value)
```
    其中addr就是设备在总线上的地址，这个可以用之前的Linux下的i2c-tools工具查找；reg就是要写的寄存器地址，value就是要写的数据，这三个参数都是一个字节大小，格式也和之前的在Linux下的i2cset差不多。
  - 向总线上发送读寄存器指令 READ
    
    使用如下函数读寄存器。
```
addr  = 0x60
reg   = 0x00

bus.read_byte_data(addr, reg)
```
    其中addr就是设备在总线上的地址，这个可以用之前的Linux下的i2c-tools工具查找；reg就是要写的寄存器地址，这两个参数都是一个字节大小，和写寄存器的函数一样，格式也和之前的在Linux下的i2cget差不多。
  到这里在Python下使用I2C的基本功能就介绍完了。