【飞腾派4G版免费试用】硬件编程、运行、代码编译之I2C光照传感器调试

0.概述

0.概述

本文主要介绍以I2C 接口的光照传感器BH1750为例子，介绍硬件编程、运行、C代码编译和运行。

1.光照传感器概述

BH1750 是一款数字化的光强度传感器芯片，主要用于测量环境光照强度。它采用了专门的光敏元件和 ADC（模数转换器），能够将光照强度转换为数字输出。BH1750 芯片具有高分辨率和广泛的动态范围，适用于各种光照测量应用。

2.I2C接口连接传感器

根据飞腾到硬件规格书找到板子背面的多功能接口1（JI）,信号标注I2C接口

按照规格书，把传感器接上，如图：

3.I2C 测试命令

使用linux通用I2C工具测试一下，先安装测试工具：
sudo apt-get install i2c-tools

SSH到开发板使用sudo 命令进行简单的I2C 读写，可以发现接上I2C 传感器之后I2C-2总线多了一个地址为0x23的器件，简单介绍如下：

查看有哪几个总线
user@Phytium-Pi:~$ i2cdetect -l
i2c-3   unknown         Phytium I2C adapter                     N/A
i2c-1   unknown         Phytium I2C adapter                     N/A
i2c-2   unknown         Phytium I2C adapter                     N/A
i2c-0   unknown         Phytium I2C adapter                     N/A
查看总线为2的设备
user@Phytium-Pi:~$ sudo i2cdetect -y -r 2
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- 23 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
读取总线2下面0x23设备的所有值
user@Phytium-Pi:~$ sudo i2cdump -f 2 0x23
No size specified (using byte-data access)
WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse!
I will probe file /dev/i2c-2, address 0x23, mode byte
Continue? [Y/n] y
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f    0123456789abcdef
00: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00    ................
10: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00    ................
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    ................

4.光照传感器C源码及注释

/* BH1750*/
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>

/* BH1750所对应的I2C控制器的设备节点 */
#define DEVICE_NAME "/dev/i2c-2"

/* I2C设备地址 */

#define DEVICE_ADDR 0x23 //默认设备I2C地址


float convertToNumber(unsigned char *data) {
    float result = (data[1] + (256 * data[0])) / 1.2;
    return result;
}
/* 这个计算是为了将两个字节的数据正确转换为浮点数。数据的高位字节位于data[0]，低位字节位于data[1]。 */
/* 实际的计算过程如下：
(256 * data[0])：将高位字节乘以256，相当于将其左移8位，得到与低位字节相对应的高位值。
data[1] + (256 * data[0])：将低位字节与高位值相加，组合成一个无符号的16位整数。
/ 1.2：将获得的16位整数除以1.2，实际上是将其除以1.2来得到一个浮点数。 */

float readLight(int devAddr) {
    unsigned char buf[2];
    int fd;
    /* 要写的数据buf，第0个元素是要操作设备的寄存器地址*/
    unsigned char wr_buf[13] = {0};     
    //初始化//
    wr_buf[0] = 0x20; //// 以0.5lx分辨率开始测量。 时间通常为120毫秒
    wr_buf[1] = 0x00;
    wr_buf[2] = 0x00;

    /* 打开BH1750 对应的I2C控制器文件 */
    fd =open(DEVICE_NAME, O_RDWR);
    if (fd< 0) 
    {
        printf("open i2c failed \n");
    }
    
    /*设置AHT10的I2C设备地址*/
    if (ioctl(fd,I2C_SLAVE_FORCE, DEVICE_ADDR) < 0) 
    {            
        printf("set slave address failed \n");
    }
    
    /* 通过write函数完成向指定的I2C设备地址写数据的功能 */
    write(fd, wr_buf, 1);
    
    sleep(10);
    //int bytesRead = read(fd, buf, 2);
    /* 从wr_buf[0] = w_add的寄存器地址开始读取12个字节的数据 */
    int bytesRead = read(fd, buf, 2);
    
    if (bytesRead == -1) {
        printf("Error reading data from I2C\n");
        return -1;
    }
    float lightLevel = convertToNumber(buf);
    /* 完成操作后，关闭AHT10对应的I2C控制器的设备文件 */
    close(fd);
    return lightLevel;
}

int main() {
    printf("hello,this is read_write i2c test \n");
    while (1) {
        float lightLevel = readLight(DEVICE_ADDR);
        printf("BH1750 Light Level: %.2flx\n", lightLevel);
        usleep(500000);
    }

    return 0;
}

5.代码编译

1、gcc简介： Ubuntu 下的 C 语言编译器是 GCC，我们安装Ubuntu 的时候会默认安装，通过 gcc -v 可查看版本号。也可以看到该编译器可编译的目标对象：x86_64-linux-gnu，表示Ubuntu自带的编译器是针对X86架构的，编译的可执行文件只能运行于X86架构的CPU，如果想要编译在ARM架构上运行的程序就需要安装针对ARM架构的GCC编译器，俗称交叉编译器。

user@Phytium-Pi:~/BH1750$ gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/aarch64-linux-gnu/9/lto-wrapper
Target: aarch64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-9/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,d,fortran,objc,obj-c++,gm2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-9 --program-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-libquadmath --disable-libquadmath-support --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --enable-fix-cortex-a53-843419 --disable-werror --enable-checking=release --build=aarch64-linux-gnu --host=aarch64-linux-gnu --target=aarch64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2)