imx6ull-裸機學習實驗16——I2C 實驗

目錄

前言

I2C簡介

基本特性??

I2C 協議

起始位

停止位

數據傳輸

應答信號

I2C 寫時序

I2C 讀時序

I.MX6U I2C

簡介

寄存器

地址寄存器I2Cx_IADR(x=1~4)

分頻寄存器I2Cx_IFDR

控制寄存器I2Cx_I2CR

狀態寄存器I2Cx_I2SR

數據寄存器I2Cx_I2DR

AP3216C 簡介

硬件原理圖

實驗程序編寫

i2c.h

i2c.c

ap3216c.h

ap3216c.c

main.c

前言

I2C 是最常用的通信接口，眾多的傳感器都會提供 I2C 接口來和主控相連，比如陀螺儀、加速度計、觸摸屏等等。

I.MX6U 有 4 個 I2C 接口，其中I2C1 接口連接了一個距離傳感器 AP3216C，本講實驗我們就來學習如何使用 I.MX6U 的 I2C 接口來驅動 AP3216C，讀取AP3216C 的傳感器數據。

I2C簡介

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種??同步、串行、半雙工??的通信協議，由飛利浦（現恩智浦）在1980年代設計，主要用于短距離板級設備間的通信。以下是其核心要點：

基本特性??

  • ??兩根信號線??：
    • ??SCL??（Serial Clock）：時鐘線，由主設備控制。
    • ??SDA??（Serial Data）：雙向數據線。
    • 這兩條數據線需要接上拉電阻（一般是 4.7kΩ），總線空閑的時候 SCL 和 SDA 處于高電平。
  • ??多主多從架構??：支持多個主設備（需仲裁）和多個從設備（通過地址區分）。

  • ??地址尋址??：每個從設備有唯一地址（7位或10位），主設備通過地址發起通信。
  • ??速度模式??：
    • 標準模式（100 kbps）
    • 快速模式（400 kbps）
    • 高速模式（3.4 Mbps）

?關鍵機制??

  • ??時鐘同步??：多個主設備可通過SCL線“線與”同步時鐘。
  • ??仲裁??：若兩個主設備同時發送，SDA數據沖突時，高電平設備退出。
  • ??上拉電阻??：SCL和SDA需接上拉電阻（通常4.7kΩ），確保空閑時為高電平。

I2C 協議

起始位

I2C 通信起始標志，通過這個起始位就可以告訴 I2C 從機，主機要開始進行 I2C 通信了。

SCL為高電平時，SDA由高→低跳變，標志通信開始，如圖：

停止位

停止位就是停止 I2C 通信的標志位，和起始位的功能相反。

SCL為高電平時，SDA由低→高跳變，結束通信，如圖：

數據傳輸

I2C 總線在數據傳輸的時候要保證在 SCL 高電平期間， SDA 上的數據穩定，因此 SDA 上的數據變化只能在 SCL 低電平期間發生，如圖：

應答信號

當 I2C 主機發送完 8 位數據以后會將 SDA 設置為輸入狀態，等待 I2C 從機應答，也就是等到 I2C 從機告訴主機它接收到數據了。

從機通過將 SDA 拉低來表示發出應答信號，表示通信成功，否則表示通信失敗。

  • ??ACK（確認）??：接收方（從機或主機）成功接收數據后，拉低SDA表示應答。
  • ??NACK（非確認）??：接收方未成功接收（或無需繼續通信），保持SDA高電平。

??常見場景??：

  • ??ACK??：從機地址匹配、數據接收成功。
  • ??NACK??：從機地址不匹配、接收方忙、主機終止讀取（最后一次字節）。

I2C 寫時序

I2C 總線單字節寫時序如圖：

步驟??（以 7 位地址為例）：

  1. ??START 信號??（SDA 由高→低，SCL 高電平）
  2. ??發送從機地址 + 寫位（0）??（7位地址 + 1位方向，共 8 位）
  3. ??從機應答 ACK??（SDA 被從機拉低）
  4. ??發送數據字節??（8 位）
  5. ??從機應答 ACK??
  6. ??重復 4~5（可選，連續寫入多字節）??
  7. ??STOP 信號??（SDA 由低→高，SCL 高電平）

I2C 讀時序

讀時序分為 4 大步：

  • 發送設備地址，
  • 發送要讀取的寄存器地址，
  • 重新發送設備地址，
  • I2C 從器件輸出要讀取的寄存器值

I2C 多字節讀寫時序：

多字節讀寫時序和單字節的基本一致，只是在讀寫數據的時候可以連續發送多個自己的數據，

I.MX6U I2C

簡介

I.MX6U 提供了 4 個 I2C 外設，通過這四個 I2C 外設即可完成與 I2C 從器件進行通信。

I.MX6U 的 I2C 支持兩種模式：標準模式和快速模式，標準模式下 I2C 數據傳輸速率最高是 100Kbits/s，在快速模式下數據傳輸速率最高為 400Kbits/s。

寄存器

我們接下來看一下 I2C 的幾個重要的寄存器：

  • 地址寄存器I2Cx_IADR(x=1~4)
  • 分頻寄存器I2Cx_IFDR
  • 控制寄存器I2Cx_I2CR
  • 狀態寄存器I2Cx_I2SR
  • 數據寄存器I2Cx_I2DR

地址寄存器I2Cx_IADR(x=1~4)

寄存器 I2Cx_IADR 只有 ADR(bit7:1)位有效，用來保存 I2C 從設備地址數據。當我們要訪問某個 I2C 從設備的時候就需要將其設備地址寫入到 ADR 里面。

分頻寄存器I2Cx_IFDR

I2C_IFDR提供了一個可編程的預分頻器，用于配置時鐘以選擇比特率。寄存器不會通過軟件重置而重置。

I2C時鐘來自PERCLK_ROOT，后者從IPG_CLK_ROOT路由。I2C時鐘頻率可以通過使用以下公式輕松獲得：

寄存器 I2Cx_IFDR 也只有 IC(bit5:0)這個位，用來設置 I2C 的波特率：

I2C 的時鐘源可以選擇 IPG_CLK_ROOT=66MHz，通過設置 IC 位來設置波特率。 IC 位可選的設置如圖：

這就是IC 的所有可選值。如果I2C的時鐘源為66MHz，我們要設置I2C的波特率為100KHz，那么IC就可以設置為0X15，也就是 640 分頻。 66000000/640=103.125KHz≈100KHz。

控制寄存器I2Cx_I2CR

I2C_I2CR用于啟用I2C和I2C中斷。它還包含主從模式選擇位。

IEN(bit7)： I2C 使能位，為 1 的時候使能 I2C，為 0 的時候關閉 I2C。

IIEN(bit6)： I2C 中斷使能位，為 1 的時候使能 I2C 中斷，為 0 的時候關閉 I2C 中斷。

MSTA(bit5)：主從模式選擇位，設置 IIC 工作在主模式還是從模式，為 1 的時候工作在主模式，為 0 的時候工作在從模式。

MTX(bit4)：傳輸方向選擇位，用來設置是進行發送還是接收，為 0 的時候是接收，為 1 的時候是發送。

TXAK(bit3)：傳輸應答位使能，為 0 的話發送 ACK 信號，為 1 的話發送 NO ACK 信號。

RSTA(bit2)：重復開始信號，為 1 的話產生一個重新開始信號。

狀態寄存器I2Cx_I2SR

ICF(bit7)：數據傳輸狀態位，為 0 的時候表示數據正在傳輸，為 1 的時候表示數據傳輸完成。

IAAS(bit6)：當為 1 的時候表示 I2C 地址，也就是 I2Cx_IADR 寄存器中的地址是從設備地址。

IBB(bit5)： I2C 總線忙標志位，當為 0 的時候表示 I2C 總線空閑，為 1 的時候表示 I2C 總線忙。

IAL(bit4)：仲裁丟失位，為 1 的時候表示發生仲裁丟失。

SRW(bit2)：從機讀寫狀態位，當 I2C 作為從機的時候使用，此位用來表明主機發送給從機的是讀還是寫命令。為 0 的時候表示主機要向從機寫數據，為 1 的時候表示主機要從從機讀取數據。

IIF(bit1)： I2C 中斷掛起標志位，當為 1 的時候表示有中斷掛起，此位需要軟件清零。

RXAK(bit0)： 應答信號標志位，為 0 的時候表示接收到 ACK 應答信號，為 1 的話表示檢測到 NO ACK 信號。

數據寄存器I2Cx_I2DR

寄存器 I2Cx_I2DR，是數據寄存器，此寄存器只有低 8 位有效，當要發送數據的時候將要發送的數據寫入到此寄存器，如果要接收數據的話直接讀取此寄存器即可得到接收到的數據。

AP3216C 簡介

AP3216C是一個三合一環境傳感器，支持環境光強度(ALS)、接近距離(PS)和紅外線強度(IR)這三個環境參數檢測。

I.MX6U-ALPHA 開發板上通過 I2C1 連接的該傳感器。

AP3216C 常被用于手機、平板、導航設備等，其內置的接近傳感器可以用于檢測是否有物體接近，比如手機上用來檢測耳朵是否接觸聽筒，如果檢測到的話就表示正在打電話，手機就會關閉手機屏幕以省電。也可以使用環境光傳感器檢測光照強度，可以實現自動背光亮度調節。

AP3216C 結構如圖：

AP3216 的設備地址為 0X1E，我們等會寫代碼發送的從機地址就填這個。

AP3216C 內部也有一些寄存器，通過這些寄存器我們可以配置 AP3216C 的工作模式，并且讀取相應的數據。

0X00 這個寄存器是模式控制寄存器，用來設置 AP3216C 的工作模式，先設置為 0X04，也就是先軟件復位一次 AP3216C，再設置為 0X03，也就是開啟 ALS+PS+IR。

0X0A~0X0F 這 6 個寄存器就是數據寄存器，保存著 ALS、 PS 和 IR 這三個傳感器獲取到的數據值。如果同時打開 ALS、PS 和 IR 則讀取間隔最少要 112.5ms（數據轉換間隔）。

硬件原理圖

本講實驗我們通過 I.MX6U 的 I2C1 來讀取 AP3216C 內部的 ALS、 PS 和 IR 這三個傳感器的值，然后使用串口打印出來。

配置步驟如下：

  1. 初始化相應的 IO：初始化 I2C1 相應的 IO，設置其復用功能，如果要使用 AP3216C 中斷功能的話，還需要設置 AP3216C 的中斷 IO。
  2. 初始化 I2C1：初始化 I2C1 接口，設置波特率。
  3. 初始化 AP3216C：初始化 AP3216C，讀取 AP3216C 的數據。

本試驗用到的資源如下：指示燈 LED0、AP3216C、串口。

AP3216C 是在 I.MX6U-ALPHA 開發板底板上，原理圖如圖：

AP3216C 使用的是 I2C1，其中 I2C1_SCL 使用的 UART4_TXD 這個IO、 I2C1_SDA 使用的是 UART4_R XD 這個 IO。

實驗程序編寫

在 bsp 文件夾下創建名為“i2c”和“ap3216c”的文件夾。

在 bsp/i2c 中新建 bsp_i2c.c 和 bsp_i2c.h 這兩個文件，是I.MX6U 的 I2C 文件.

在 bsp/ap3216c 中新建 bsp_ap3216c.c 和 bsp_ap3216c.h 這兩個文件，是 AP3216C 的驅動文件。

i2c.h

定義了一些I2C狀態相關的宏。

定義了一個枚舉類型i2c_direction，此枚舉類型用來表示 I2C 主機對從機的操作，也就是讀數據還是寫數據。

定義了一個結構體 i2c_transfer，此結構體用于 I2C 的數據傳輸。

#ifndef _BSP_I2C_H
#define _BSP_I2C_H#include "imx6ul.h"/* 相關宏定義 */
#define I2C_STATUS_OK				(0)
#define I2C_STATUS_BUSY				(1)
#define I2C_STATUS_IDLE				(2)
#define I2C_STATUS_NAK				(3)
#define I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST	(4)
#define I2C_STATUS_TIMEOUT			(5)
#define I2C_STATUS_ADDRNAK			(6)/** I2C方向枚舉類型*/
enum i2c_direction
{kI2C_Write = 0x0, 		/* 主機向從機寫數據 */kI2C_Read = 0x1,  		/* 主機從從機讀數據 */
} ;/** 主機傳輸結構體*/
struct i2c_transfer
{unsigned char slaveAddress;      	/* 7位從機地址 			*/enum i2c_direction direction; 		/* 傳輸方向 			*/unsigned int subaddress;       		/* 寄存器地址			*/unsigned char subaddressSize;    	/* 寄存器地址長度 			*/unsigned char *volatile data;    	/* 數據緩沖區 			*/volatile unsigned int dataSize;  	/* 數據緩沖區長度 			*/
};/**函數聲明*/
void i2c_init(I2C_Type *base);
unsigned char i2c_master_start(I2C_Type *base, unsigned char address, enum i2c_direction direction);
unsigned char i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base, unsigned char address,  enum i2c_direction direction);
unsigned char i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base, unsigned int status);
unsigned char i2c_master_stop(I2C_Type *base);
void i2c_master_write(I2C_Type *base, const unsigned char *buf, unsigned int size);
void i2c_master_read(I2C_Type *base, unsigned char *buf, unsigned int size);
unsigned char i2c_master_transfer(I2C_Type *base, struct i2c_transfer *xfer);#endif

i2c.c

i2c.c中一共有8個函數：

  • 函數i2c_init
  • 函數i2c_master_repeated_start
  • 函數 i2c_master_start
  • 函數 i2c_check_and_clear_error
  • 函數 i2c_master_stop
  • 函數i2c_master_write?
  • 函數 i2c_master_read
  • 函數 i2c_master_transfer

函數i2c_init，此函數用來初始化 I2C，重點是設置 I2C 的波特率，初始化完成以后開啟 I2C。

/** @description		: 初始化I2C，波特率100KHZ* @param - base 	: 要初始化的IIC設置* @return 			: 無*/
void i2c_init(I2C_Type *base)
{/* 1、配置I2C */base->I2CR &= ~(1 << 7); /* 要訪問I2C的寄存器，首先需要先關閉I2C *//* 設置波特率為100K* I2C的時鐘源來源于IPG_CLK_ROOT=66Mhz* IC2 時鐘 = PERCLK_ROOT/dividison(IFDR寄存器)* 設置寄存器IFDR,IFDR寄存器參考IMX6UL參考手冊P1260頁，表29-3，* 根據表29-3里面的值，挑選出一個還是的分頻數，比如本例程我們* 設置I2C的波特率為100K， 因此當分頻值=66000000/100000=660.* 在表29-3里面查找，沒有660這個值，但是有640，因此就用640,* 即寄存器IFDR的IC位設置為0X15*/base->IFDR = 0X15 << 0;/** 設置寄存器I2CR，開啟I2C* bit[7] : 1 使能I2C,I2CR寄存器其他位其作用之前，此位必須最先置1*/base->I2CR |= (1<<7);
}

函數i2c_master_repeated_start，發送一個重復開始信號，發送開始信號的時候也會順帶發送從設備地址。

/** @description			: 發送重新開始信號* @param - base 		: 要使用的IIC* @param - addrss		: 設備地址* @param - direction	: 方向* @return 				: 0 正常 其他值 出錯*/
unsigned char i2c_master_repeated_start(I2C_Type *base, unsigned char address,  enum i2c_direction direction)
{/* I2C忙并且工作在從模式,跳出 */if(base->I2SR & (1 << 5) && (((base->I2CR) & (1 << 5)) == 0))		return 1;/** 設置寄存器I2CR* bit[4]: 1 發送* bit[2]: 1 產生重新開始信號*/base->I2CR |=  (1 << 4) | (1 << 2);/** 設置寄存器I2DR* bit[7:0] : 要發送的數據，這里寫入從設備地址*            參考資料:IMX6UL參考手冊P1249*/ base->I2DR = ((unsigned int)address << 1) | ((direction == kI2C_Read)? 1 : 0);return 0;
}

函數 i2c_master_start，發送一個開始信號，發送開始信號的時候也順帶發送從設備地址。

/** @description			: 發送開始信號* @param - base 		: 要使用的IIC* @param - addrss		: 設備地址* @param - direction	: 方向* @return 				: 0 正常 其他值 出錯*/
unsigned char i2c_master_start(I2C_Type *base, unsigned char address,  enum i2c_direction direction)
{if(base->I2SR & (1 << 5))			/* I2C忙 */return 1;/** 設置寄存器I2CR* bit[5]: 1 主模式* bit[4]: 1 發送*/base->I2CR |=  (1 << 5) | (1 << 4);/** 設置寄存器I2DR* bit[7:0] : 要發送的數據，這里寫入從設備地址*            參考資料:IMX6UL參考手冊P1249*/ base->I2DR = ((unsigned int)address << 1) | ((direction == kI2C_Read)? 1 : 0);return 0;
}

函數 i2c_check_and_clear_error，檢查并清除錯誤。

/** @description		: 檢查并清除錯誤* @param - base 	: 要使用的IIC* @param - status	: 狀態* @return 			: 狀態結果*/
unsigned char i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base, unsigned int status)
{/* 檢查是否發生仲裁丟失錯誤 */if(status & (1<<4)){base->I2SR &= ~(1<<4);		/* 清除仲裁丟失錯誤位 			*/base->I2CR &= ~(1 << 7);	/* 先關閉I2C 				*/base->I2CR |= (1 << 7);		/* 重新打開I2C 				*/return I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST;} else if(status & (1 << 0))     	/* 沒有接收到從機的應答信號 */{return I2C_STATUS_NAK;		/* 返回NAK(No acknowledge) */}return I2C_STATUS_OK;
}

函數 i2c_master_stop，產生一個停止信號。

/** @description		: 停止信號* @param - base	: 要使用的IIC* @param			: 無* @return 			: 狀態結果*/
unsigned char i2c_master_stop(I2C_Type *base)
{unsigned short timeout = 0xffff;/** 清除I2CR的bit[5:3]這三位*/base->I2CR &= ~((1 << 5) | (1 << 4) | (1 << 3));/* 等待忙結束 */while((base->I2SR & (1 << 5))){timeout--;if(timeout == 0)	/* 超時跳出 */return I2C_STATUS_TIMEOUT;}return I2C_STATUS_OK;
}

函數i2c_master_write ，向 I2C 從設備寫數據。

/** @description		: 發送數據* @param - base 	: 要使用的IIC* @param - buf		: 要發送的數據* @param - size	: 要發送的數據大小* @param - flags	: 標志* @return 			: 無*/
void i2c_master_write(I2C_Type *base, const unsigned char *buf, unsigned int size)
{/* 等待傳輸完成 */while(!(base->I2SR & (1 << 7))); base->I2SR &= ~(1 << 1); 	/* 清除標志位 */base->I2CR |= 1 << 4;		/* 發送數據 */while(size--){base->I2DR = *buf++; 	/* 將buf中的數據寫入到I2DR寄存器 */while(!(base->I2SR & (1 << 1))); 	/* 等待傳輸完成 */	base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除標志位 *//* 檢查ACK */if(i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR))break;}base->I2SR &= ~(1 << 1);i2c_master_stop(base); 	/* 發送停止信號 */
}

函數 i2c_master_read，從 I2C 從設備讀數據。

/** @description		: 讀取數據* @param - base 	: 要使用的IIC* @param - buf		: 讀取到數據* @param - size	: 要讀取的數據大小* @return 			: 無*/
void i2c_master_read(I2C_Type *base, unsigned char *buf, unsigned int size)
{volatile uint8_t dummy = 0;dummy++; 	/* 防止編譯報錯 *//* 等待傳輸完成 */while(!(base->I2SR & (1 << 7))); base->I2SR &= ~(1 << 1); 				/* 清除中斷掛起位 */base->I2CR &= ~((1 << 4) | (1 << 3));	/* 接收數據 *//* 如果只接收一個字節數據的話發送NACK信號 */if(size == 1)base->I2CR |= (1 << 3);dummy = base->I2DR; /* 假讀 */while(size--){while(!(base->I2SR & (1 << 1))); 	/* 等待傳輸完成 */	base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除標志位 */if(size == 0){i2c_master_stop(base); 			/* 發送停止信號 */}if(size == 1){base->I2CR |= (1 << 3);}*buf++ = base->I2DR;}
}

函數 i2c_master_transfer，此函數就是用戶最終調用的，用于完成 I2C通信的函數，此函數會使用前面的函數拼湊出 I2C 讀/寫時序。

/** @description	: I2C數據傳輸，包括讀和寫* @param - base: 要使用的IIC* @param - xfer: 傳輸結構體* @return 		: 傳輸結果,0 成功，其他值 失敗;*/
unsigned char i2c_master_transfer(I2C_Type *base, struct i2c_transfer *xfer)
{unsigned char ret = 0;enum i2c_direction direction = xfer->direction;	base->I2SR &= ~((1 << 1) | (1 << 4));			/* 清除標志位 *//* 等待傳輸完成 */while(!((base->I2SR >> 7) & 0X1)){}; /* 如果是讀的話，要先發送寄存器地址，所以要先將方向改為寫 */if ((xfer->subaddressSize > 0) && (xfer->direction == kI2C_Read)){direction = kI2C_Write;}ret = i2c_master_start(base, xfer->slaveAddress, direction); /* 發送開始信號 */if(ret){	return ret;}while(!(base->I2SR & (1 << 1))){};			/* 等待傳輸完成 */ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);	/* 檢查是否出現傳輸錯誤 */if(ret){i2c_master_stop(base); 						/* 發送出錯，發送停止信號 */return ret;}/* 發送寄存器地址 */if(xfer->subaddressSize){do{base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除標志位 */xfer->subaddressSize--;				/* 地址長度減一 */base->I2DR =  ((xfer->subaddress) >> (8 * xfer->subaddressSize)); //向I2DR寄存器寫入子地址while(!(base->I2SR & (1 << 1)));  	/* 等待傳輸完成 *//* 檢查是否有錯誤發生 */ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);if(ret){i2c_master_stop(base); 				/* 發送停止信號 */return ret;}  } while ((xfer->subaddressSize > 0) && (ret == I2C_STATUS_OK));if(xfer->direction == kI2C_Read) 		/* 讀取數據 */{base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除中斷掛起位 */i2c_master_repeated_start(base, xfer->slaveAddress, kI2C_Read); /* 發送重復開始信號和從機地址 */while(!(base->I2SR & (1 << 1))){};/* 等待傳輸完成 *//* 檢查是否有錯誤發生 */ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);if(ret){ret = I2C_STATUS_ADDRNAK;i2c_master_stop(base); 		/* 發送停止信號 */return ret;  }}}	/* 發送數據 */if ((xfer->direction == kI2C_Write) && (xfer->dataSize > 0)){i2c_master_write(base, xfer->data, xfer->dataSize);}/* 讀取數據 */if ((xfer->direction == kI2C_Read) && (xfer->dataSize > 0)){i2c_master_read(base, xfer->data, xfer->dataSize);}return 0;	
}

ap3216c.h

我們使用前面編寫的 I2C 操作函數來配置 AP3216C ，配置完成以后就可以讀取 AP3216C 里面的傳感器數據。

ap3216c.h文件里定義了一些宏，分別為 AP3216C 的設備地址和寄存器地址。

#ifndef _BSP_AP3216C_H
#define _BSP_AP3216C_H#include "imx6ul.h"#define AP3216C_ADDR    	0X1E	/* AP3216C器件地址 *//* AP3316C寄存器 */
#define AP3216C_SYSTEMCONG	0x00	/* 配置寄存器 			*/
#define AP3216C_INTSTATUS	0X01	/* 中斷狀態寄存器 			*/
#define AP3216C_INTCLEAR	0X02	/* 中斷清除寄存器 			*/
#define AP3216C_IRDATALOW	0x0A	/* IR數據低字節 			*/
#define AP3216C_IRDATAHIGH	0x0B	/* IR數據高字節 			*/
#define AP3216C_ALSDATALOW	0x0C	/* ALS數據低字節 		*/
#define AP3216C_ALSDATAHIGH	0X0D	/* ALS數據高字節			*/
#define AP3216C_PSDATALOW	0X0E	/* PS數據低字節 			*/
#define AP3216C_PSDATAHIGH	0X0F	/* PS數據高字節 			*//* 函數聲明 */
unsigned char ap3216c_init(void);
unsigned char ap3216c_readonebyte(unsigned char addr,unsigned char reg);
unsigned char ap3216c_writeonebyte(unsigned char addr,unsigned char reg, unsigned char data);
void ap3216c_readdata(unsigned short *ir, unsigned short *ps, unsigned short *als);#endif

ap3216c.c

文件 bsp_ap3216c.c 里面共有 4 個函數，

  • 函數?ap3216c_init
  • 函數ap3216c_writeonebyte
  • 函數ap3216c_readonebyte
  • 函數 ap3216c_readdata

函數ap3216c_init，用于初始化 AP3216C。

此函數先初始化所使用到的 IO，比如初始化 I2C1 的相關 IO，并設置其復用為 I2C1。然后此函數會調用 i2c_init來初始化 I2C1，最后初始化 AP3216C。

/** @description	: 初始化AP3216C* @param		: 無* @return 		: 0 成功，其他值 錯誤代碼*/
unsigned char ap3216c_init(void)
{unsigned char data = 0;/* 1、IO初始化，配置I2C IO屬性	* I2C1_SCL -> UART4_TXD* I2C1_SDA -> UART4_RXD*/IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 1);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 1);/* *bit 16:0 HYS關閉*bit [15:14]: 1 默認47K上拉*bit [13]: 1 pull功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能 *bit [11]: 0 關閉開路輸出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 110 驅動能力為R0/6*bit [0]: 1 高轉換率*/IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 0x70B0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 0X70B0);i2c_init(I2C1);		/* 初始化I2C1 *//* 2、初始化AP3216C */ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X04);	/* 復位AP3216C 			*/delayms(50);													/* AP33216C復位至少10ms */ap3216c_writeonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03);	/* 開啟ALS、PS+IR 		   	*/data = ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_SYSTEMCONG);	/* 讀取剛剛寫進去的0X03 */if(data == 0X03)return 0;	/* AP3216C正常 	*/else return 1;	/* AP3216C失敗 	*/
}

函數 ap3216c_writeonebyte ，向 AP3216C 寫入數據。

/** @description	: 向AP3216C寫入數據* @param - addr: 設備地址* @param - reg : 要寫入的寄存器* @param - data: 要寫入的數據* @return 		: 操作結果*/
unsigned char ap3216c_writeonebyte(unsigned char addr,unsigned char reg, unsigned char data)
{unsigned char status=0;unsigned char writedata=data;struct i2c_transfer masterXfer;/* 配置I2C xfer結構體 */masterXfer.slaveAddress = addr; 			/* 設備地址 				*/masterXfer.direction = kI2C_Write;			/* 寫入數據 				*/masterXfer.subaddress = reg;				/* 要寫入的寄存器地址 			*/masterXfer.subaddressSize = 1;				/* 地址長度一個字節 			*/masterXfer.data = &writedata;				/* 要寫入的數據 				*/masterXfer.dataSize = 1;  					/* 寫入數據長度1個字節			*/if(i2c_master_transfer(I2C1, &masterXfer))status=1;return status;
}

函數ap3216c_readonebyte，從 AP3216C 讀取數據。

/** @description	: 從AP3216C讀取一個字節的數據* @param - addr: 設備地址* @param - reg : 要讀取的寄存器* @return 		: 讀取到的數據。*/
unsigned char ap3216c_readonebyte(unsigned char addr,unsigned char reg)
{unsigned char val=0;struct i2c_transfer masterXfer;	masterXfer.slaveAddress = addr;				/* 設備地址 				*/masterXfer.direction = kI2C_Read;			/* 讀取數據 				*/masterXfer.subaddress = reg;				/* 要讀取的寄存器地址 			*/masterXfer.subaddressSize = 1;				/* 地址長度一個字節 			*/masterXfer.data = &val;						/* 接收數據緩沖區 				*/masterXfer.dataSize = 1;					/* 讀取數據長度1個字節			*/i2c_master_transfer(I2C1, &masterXfer);return val;
}

函數 ap3216c_readdata，讀取 AP3216C 中的 ALS、 PS 和 IR 傳感器數據。

/** @description	: 讀取AP3216C的數據，讀取原始數據，包括ALS,PS和IR, 注意！*				: 如果同時打開ALS,IR+PS的話兩次數據讀取的時間間隔要大于112.5ms* @param - ir	: ir數據* @param - ps 	: ps數據* @param - ps 	: als數據 * @return 		: 無。*/
void ap3216c_readdata(unsigned short *ir, unsigned short *ps, unsigned short *als)
{unsigned char buf[6];unsigned char i;/* 循環讀取所有傳感器數據 */for(i = 0; i < 6; i++)	{buf[i] = ap3216c_readonebyte(AP3216C_ADDR, AP3216C_IRDATALOW + i);	}if(buf[0] & 0X80) 	/* IR_OF位為1,則數據無效 */*ir = 0;					else 				/* 讀取IR傳感器的數據   		*/*ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03); 			*als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2];	/* 讀取ALS傳感器的數據 			 */  if(buf[4] & 0x40)	/* IR_OF位為1,則數據無效 			*/*ps = 0;    													else 				/* 讀取PS傳感器的數據    */*ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F); 	
}

main.c

首先調用 ap3216c_init 來初始化 AP3216C，如果 AP3216C 初始化失敗的話就會進入循環，會在 LCD 上不斷的閃爍字符串“AP3216C Check Failed!”和“Please Check!”，直到 AP3216C初始化成功。

在while(1)里循環調用函數 ap3216c_readdata 來獲取 AP3216C 的 ALS、 PS 和 IR 傳感器數據值，獲取完成以后就會在 LCD 上顯示出來。

#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_lcd.h"
#include "bsp_lcdapi.h"
#include "bsp_rtc.h"
#include "bsp_ap3216c.h"
#include "stdio.h"/** @description	: main函數* @param 		: 無* @return 		: 無*/
int main(void)
{unsigned short ir, als, ps;unsigned char state = OFF;int_init(); 				/* 初始化中斷(一定要最先調用！) */imx6u_clkinit();			/* 初始化系統時鐘 			*/delay_init();				/* 初始化延時 			*/clk_enable();				/* 使能所有的時鐘 			*/led_init();					/* 初始化led 			*/beep_init();				/* 初始化beep	 		*/uart_init();				/* 初始化串口，波特率115200 */lcd_init();					/* 初始化LCD 			*/tftlcd_dev.forecolor = LCD_RED;	lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, (char*)"ALPHA-IMX6U IIC TEST");  lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, (char*)"AP3216C TEST");  lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, (char*)"ATOM@ALIENTEK");  lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, (char*)"2019/3/26");  while(ap3216c_init())		/* 檢測不到AP3216C */{lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, (char*)"AP3216C Check Failed!");delayms(500);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, (char*)"Please Check!        ");delayms(500);}	lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, (char*)"AP3216C Ready!");  lcd_show_string(30, 160, 200, 16, 16, (char*)" IR:");	 lcd_show_string(30, 180, 200, 16, 16, (char*)" PS:");	lcd_show_string(30, 200, 200, 16, 16, (char*)"ALS:");	tftlcd_dev.forecolor = LCD_BLUE;	while(1)					{ap3216c_readdata(&ir, &ps, &als);		/* 讀取數據		  	*/lcd_shownum(30 + 32, 160, ir, 5, 16);	/* 顯示IR數據 		*/lcd_shownum(30 + 32, 180, ps, 5, 16);	/* 顯示PS數據 		*/lcd_shownum(30 + 32, 200, als, 5, 16);	/* 顯示ALS數據 	*/ delayms(120);state = !state;led_switch(LED0,state);	}return 0;
}

使用 Make 命令編譯代碼，編譯成功以后使用軟件 imxdownload 將編譯完成的 ap3216c.bin文件下載到 SD 卡中，燒寫成功以后將 SD 卡插到開發板的 SD 卡槽中，然后復位開發板。

還記得我們說過，AP3216C是一個三合一環境傳感器，支持環境光強度(ALS)、接近距離(PS)和紅外線強度(IR)這三個環境參數檢測。實驗現象大概就是，光線改變，ALS的值隨之改變；用手靠近或者遠離AP3216C，PS的值隨之改變。

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