探讨Linux系统下的I2C接口实现方法 (linux 系统i2c接口)
随着物联网的不断发展，越来越多的设备需要使用I2C总线进行数据传输。I2C总线是一种串行通信协议，由Philips公司（现在的NXP公司）在20世纪80年代初开发，并作为精简型串行总线（RMI）的一部分发布。目前，I2C总线在各种嵌入式系统中广泛应用，其中Linux系统下的I2C接口实现方法尤为重要。
本文将介绍Linux系统下的I2C接口实现方法，主要包括I2C总线的结构和工作原理、Linux系统下I2C接口的配置和使用以及示例代码的讲解。
一、I2C总线的结构和工作原理
I2C总线是一种多主从设备的串行通信总线，它包含两条数据线（SDA和SCL）和一个总线控制器（Bus Master）。数据线上的信息是基于时间的，总线控制器负责控制总线上的数据传输。
在I2C总线上，每个设备都有一个唯一的地址，用于标识设备。主设备控制总线上的数据传输，从设备响应主设备的控制命令。
在I2C总线上，数据传输是通过时钟信号（SCL）控制的，主设备产生时钟信号，从设备响应时钟信号。
在数据传输过程中，主设备产生起始信号（Start），指示其准备开始数据传输。然后，主设备向从设备发送地址和数据，从设备接收数据并给主设备发送确认信号（Acknowledge）。一旦所有的数据传输完成，主设备断开连接并产生停止信号（Stop），表示完成数据传输。
二、Linux系统下I2C接口的配置和使用
Linux系统提供了许多I2C驱动程序，这些驱动程序可以通过编译后的内核模块进行加载。Linux系统下使用I2C接口的步骤如下：
1.配置内核
需要在内核配置中开启I2C支持。在内核配置中，可以找到Device Drivers -> I2C support，在此处启用I2C总线支持。
2.安装i2c-tools
i2c-tools是一组I2C工具，可以用来配置和调试I2C设备。i2c-tools可以通过包管理器安装，例如在Ubuntu中可以通过以下命令进行安装：
sudo apt-get install i2c-tools
3.配置I2C接口
配置I2C接口需要在设备树中进行。设备树是一个文件，描述了系统中所有硬件设备的信息。在设备树中，需要定义I2C总线和I2C设备的信息。
在设备树中，I2C总线的配置类似于以下内容：
i2c {
compatible = “i2c-bus”;
#address-cells = ;
#size-cells = ;
interrupt-parent = ;
interrupt-parent = ;
interrupt = ;
reg = ;
clock-frequency = ;
};
其中clock-frequency表示I2C总线的时钟频率。
设备树中I2C设备的配置类似于以下内容：
my_device: my_device@77 {
compatible = “my_device”;
reg = ;
};
其中my_device的名称和@后面的地址是设备的名称和地址，reg后面的两个参数代表设备的寄存器地址。
4.使用i2cdetect工具
i2cdetect是一个i2c-tools中的命令，用于扫描I2C总线上的设备。i2cdetect可以检测到I2C总线上的所有设备地址，并显示在终端中。
使用i2cdetect命令可以检查设备是否正确连接，命令如下：
sudo i2cdetect -y 1
其中”1″代表I2C总线号。如果i2cdetect成功检测到设备，则会在终端中显示设备的地址。
5.使用I2C接口操作设备
一旦检测到设备，可以使用I2C接口来操作设备。在Linux系统中，I2C接口可以通过命令行工具i2cset和i2cget来操作。通过这些工具，可以设置设备的寄存器值或读取设备的数据。
例如，使用i2cset设置设备的寄存器值的命令如下：
sudo i2cset -y 1 0x77 0x01 0x02
其中0x77是设备地址，0x01是寄存器地址，0x02是写入的数据。
使用i2cget读取设备的数据的命令如下：
sudo i2cget -y 1 0x77 0x01
其中0x77是设备地址，0x01是寄存器地址。
三、示例代码的讲解
下面的代码是一个读取I2C设备数据的示例程序，该程序使用C语言编写。该程序的主要功能是读取I2C设备的温度数据，并输出到终端上。
#include
#include
#include
#include
#include
#define I2C_ADDRESS 0x48
int mn(int argc, char **argv)
{
int file;
char *filename = “/dev/i2c-1”;
if ((file = open(filename, O_RDWR))
{
perror(“Fled to open the i2c bus”);
exit(1);
}
if (ioctl(file, I2C_SLAVE, I2C_ADDRESS)
{
perror(“Unable to get bus access to talk to slave”);
exit(1);
}
char buf[2];
buf[0] = 0x00;
buf[1] = 0x00;
if (write(file, buf, 1) != 1)
{
perror(“Fled to write to the i2c bus”);
exit(1);
}
if (read(file, buf, 2) != 2)
{
perror(“Fled to read from the i2c bus”);
exit(1);
}
float temperature = (buf[0]
printf(“Temperature = %.2f Celsius\n”, temperature);
close(file);
return 0;
}
该程序主要包含以下几个步骤：
1.打开I2C总线设备文件，设备文件名为/dev/i2c-1。
2.在I2C总线上选择设备地址0x48。
3.向设备写入0x00的数据，用于选择温度传感器的寄存器。
4.从设备读取2个字节的数据，其中包含温度的原始数据。
5.将原始数据转换为摄氏度并输出到终端上。
四、
本文介绍了Linux系统下的I2C接口实现方法。讲解了I2C总线的结构和工作原理。然后，介绍了Linux系统下I2C接口的配置和使用，包括内核配置、i2c-tools的安装、设备树的配置以及命令行工具i2cdetect、i2cset和i2cget的使用。通过一个读取I2C设备数据的示例程序，演示了如何使用C语言编写I2C接口的应用程序。
