c - 访问设备的寄存器 i2c

Question

我最近买了一个 gy-521 board我正在尝试通过以下连接将它与 Raspberry Pi 3 一起使用

RPi3     |     GY-521
---------------------
3.3V <-------> Vcc
GND  <-------> GND
SCL  <-------> SCL
SDA  <-------> SDA

使用 i2cdetect -y 1 我得到以下内容

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- --

所以设备的地址是0x68。阅读datasheet我发现例如 X 轴上的加速度存储在寄存器 3B(高位)和 3C(低位)中。我的问题是如何访问这些寄存器？

我的想法是，如果我打开 /dev/i2c-1 作为文件描述符，我可以使用正常的 read 和 write职能。然后，我可以在有新的可用数据的情况下使用 poll，而不是一直获取数据。

我尝试按照 documentation 中的建议使用 read 函数但这不起作用(我只得到零)并且当我使用 poll 时，似乎另一侧没有人并且超时(100ms)到期。我想我应该对芯片说“给我 3B 寄存器的值”，但我不知道该怎么做。

代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <poll.h>
#include <errno.h>

const char *filename = "/dev/i2c-1";
int DEBUG = 0;
int ADDRESS = 0x68;
struct pollfd pfd;

void debug(const char* format, ...)
{
    if (DEBUG)
    {
        va_list argptr;
        va_start(argptr, format);
        fprintf(stdout, "### ");
        vfprintf(stdout, format, argptr);
        va_end(argptr);
    }
}

void error_handler(const char *msg)
{
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

void set_debug(const char *deb_lev)
{
    unsigned long num;
    char *p;
    errno = 0;

    num = strtoul(deb_lev, &p, 10);

    if (errno != 0 || *p != '\0')
        error_handler("set_debug | strtoul");

    DEBUG = (num > 0);
}

int open_file(const char *filename)
{
    int fd;

    if ((fd = open(filename, O_RDWR)) == -1)
        error_handler("open_file | open");

    debug("\"%s\" opened at %d\n", filename, fd);
    return fd;
}

int8_t read_value(int fd)
{
    debug("Reading from %d\n", fd);

    int8_t num;
    char *p = (char *)&num;
    ssize_t size = sizeof(int8_t);
    ssize_t r = 0;

    while (size > 0)
    {
        if ((r = read(fd, p, size)) == -1)
            error_handler("read_value | read");

        size -= r;
        p += r;
    }

    return num;
}

void command(uint16_t reg, int fd)
{
    debug("Writing to %d\n", fd);

    unsigned char reg_buf[2];
    ssize_t w = 0;
    ssize_t size = sizeof(unsigned char)*2;

    reg_buf[0] = (reg >> 0) & 0xFF;
    reg_buf[1] = (reg >> 8) & 0xFF;

    if ((w = write(fd, reg_buf, size)) == -1)
        error_handler("command | write");
}

void read_data_from_imu(struct pollfd *pfd)
{
    int8_t val;
    int p;

    for (;;)
    {
        command(0x3b, pfd->fd);

        switch (p = poll(pfd, 1, 100))
        {
            case -1:
                error_handler("read_data_from_imu | poll");
            case 0:
                fprintf(stderr, "Timeout expired\n");
                break;
            default:
                val = read_value(pfd->fd);
                printf("Read: %u\n", val);
                break;
        }
    }
}

int main(int argc, const char **argv)
{
    if (argc < 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s debug_flag\n", argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    set_debug(argv[1]);

    pfd.fd = open_file(filename);

    debug("Setting slave address\n");
    if (ioctl(pfd.fd, I2C_SLAVE, ADDRESS) == -1)
        error_handler("main | ioctl");

    read_data_from_imu(&pfd);

    return EXIT_SUCCESS;
}

编辑

感谢Kennyhyun添加 write 解决了问题。

因此，如果您想读取x 轴上的加速度计测量值你必须做这样的事情

...
#define ACCEL_XOUT_H 0x3b
#define ACCEL_XOUT_L 0x3c
...
write_register(ACCEL_XOUT_H, pfd->fd);
x_data = read_value(pfd->fd);
write_register(ACCEL_XOUT_L, pfd->fd);
x_data = (x_data << 8) + read_value(pfd->fd);
...

编辑 2

此外，您还可以简化写入后直接读取2个字节的代码。你会得到这样的东西(省略错误处理)

int8_t buff[2];
write_register(ACCEL_XOUT_H, pfd->fd);
read(pfd->fd, buff, 2); //in this way you'll read both the ACCEL_XOUT_H register and the ACCEL_XOUT_L (the next one).

Answer 1

您可能需要了解 i2c 的基础知识。

http://www.ti.com/lit/an/slva704/slva704.pdf

3.2 从 I2C 总线上的从机读取

要读取I2C寄存器，需要写入slave addr、register addr和slave addr，然后从总线读取数据。但这是由司机完成的。从地址通过ioctl设置在fd中。但是你还需要写register addr。

从你的链接..

/* Using SMBus commands */
  res = i2c_smbus_read_word_data(file, reg);
  if (res < 0) {
    /* ERROR HANDLING: i2c transaction failed */
  } else {
    /* res contains the read word */
  }

i2c_smbus_read_word_data 有包含寄存器地址的 reg。但 read() 不是。您需要 write(reg) 然后才能 read()。

除非使用突发模式或其他方式，否则您只需读取 1 个字节。它读取 1 个字节，因为 size 是 1。但是在和 p++ 时没有意义。

在通过 command(0x3b, pfd->fd); 读取之前，您正在写入 3b。但它会像写作一样

68 > 3B , 68 > 00 , 68 <

并尝试阅读。 (其中 > 为读取位，0，< 为 1)也许您只需要 write(pfd->fd, 0x3b, 1) 而不是 command。