Тестирование периферии I2C

Чтение и запись EEPROM

Добавление кода в проект приложения Vitis

Щелкните правой кнопкой мыши на src, чтобы создать новую папку:

Создайте соответствующие файлы .c и .h:

Как показано ниже:

Компиляция и отладка

На этом этапе, аналогично операциям с GPIO, если есть пользовательские заголовочные файлы, необходимо добавить каталог файлов в путь. Шаги такие же, как и выше, и конечный результат показан ниже:

Основной код

​x
// инициализация устройства EEPROM
int eeprom_init(const char *i2c_dev) {
    int fd = open(i2c_dev, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C bus");
        return -1;
    }

    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, EEPROM_ADDR) < 0) {
        perror("Failed to set I2C address");
        close(fd);
        return -1;
    }

    return fd;
}

// Запись данных в EEPROM
bool eeprom_write(int fd, unsigned short addr, const unsigned char *data, unsigned int len) {
    if (fd < 0 || data == NULL || len == 0) {
        return false;
    }

    // Создание буфера данных для записи
    unsigned char *buf = malloc(len + 2);
    if (buf == NULL) {
        perror("Memory allocation failed");
        return false;
    }

    // Установка адреса (16-битного)
    buf[0] = (addr >> 8) & 0xFF;  // Старший байт
    buf[1] = addr & 0xFF;         // Младший байт

    // копирование данных
    memcpy(buf + 2, data, len);

    // запись данных
    if (write(fd, buf, len + 2) != (len + 2)) {
        perror("EEPROM write failed");
        free(buf);
        return false;
    }

    free(buf);
    usleep(10000); // Ожидание завершения записи
    return true;
}

// Чтение данных из EEPROM
bool eeprom_read(int fd, unsigned short addr, unsigned char *data, unsigned int len) {
    if (fd < 0 || data == NULL || len == 0) {
        return false;
    }

    // Установка адреса для чтения (16-битного)
    unsigned char addr_buf[2];
    addr_buf[0] = (addr >> 8) & 0xFF;  // Старший байт
    addr_buf[1] = addr & 0xFF;         // Младший байт

    if (write(fd, addr_buf, 2) != 2) {
        perror("EEPROM set read address failed");
        return false;
    }

    // чтение данных
    if (read(fd, data, len) != len) {
        perror("EEPROM read failed");
        return false;
    }

    return true;
}

// Закрытие устройства EEPROM
void eeprom_close(int fd) {
    if (fd >= 0) {
        close(fd);
    }
}

Результаты отладки

Чтение данных с датчика температуры и влажности

Добавление кода в проект приложения Vitis

Щелкните правой кнопкой мыши на src, чтобы создать новую папку:

Создайте соответствующие файлы .c и .h, как показано ниже:

Компиляция и отладка

Основной код

xxxxxxxxxx
// инициализация датчика shtc3
int shtc3_init(const char *i2c_dev) {
    int fd = open(i2c_dev, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C bus");
        return -1;
    }

    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, SHTC3_ADDR) < 0) {
        perror("Failed to open SHTC3 device");
        close(fd);
        return -1;
    }

    return fd;
}

// Чтение данных с датчика SHTC3
bool shtc3_read_data(int fd, shtc3_data_t *data) {
    unsigned char cmd[2];
    unsigned char sensor_data[6];

    if (fd < 0 || data == NULL) {
        return false;
    }

    // Пробуждение датчика
    cmd[0] = (CMD_WAKEUP >> 8) & 0xFF;
    cmd[1] = CMD_WAKEUP & 0xFF;
    if (write(fd, cmd, 2) != 2) {
        perror("SHTC3 wakeup failed");
        return false;
    }
    usleep(1000);

    // Отправка команды измерения
    cmd[0] = (CMD_MEASURE >> 8) & 0xFF;
    cmd[1] = CMD_MEASURE & 0xFF;
    if (write(fd, cmd, 2) != 2) {
        perror("SHTC3 measure command failed");
        return false;
    }
    usleep(20000);

    // Чтение 6 байт данных
    if (read(fd, sensor_data, 6) != 6) {
        perror("Failed to read SHTC3 data");
        return false;
    }

    // Преобразование сырых данных
    uint16_t raw_temp = (sensor_data[0] << 8) | sensor_data[1];
    uint16_t raw_hum = (sensor_data[3] << 8) | sensor_data[4];

    // Вычисление температуры и влажности
    data->temperature = -45 + 175 * ((float)raw_temp / 65535.0);
    data->humidity = 100 * ((float)raw_hum / 65535.0);

    return true;
}

// Закрытие устройства датчика SHTC3
void shtc3_close(int fd) {
    if (fd >= 0) {
        unsigned char cmd[2];
        
        // Отправка команды сна
        cmd[0] = (CMD_SLEEP >> 8) & 0xFF;
        cmd[1] = CCMD_SLEEP & 0xFF;
        write(fd, cmd, 2);
        
        close(fd);
    }
}

Результаты отладки

Чтение и запись часов реального времени (RTC)

Добавление кода в проект приложения Vitis

Щелкните правой кнопкой мыши на src, чтобы создать новую папку:

Создайте соответствующие файлы .c и .h, как показано ниже:

Компиляция и отладка

Основной код

xxxxxxxxxx
#define USE_PCF8563     // использовать RTC PCF8563 или RTC PCF85063

unsigned char dec2bcd(int dec) {
    return ((dec / 10) << 4) | (dec % 10);
}


uint8_t bcd2dec(uint8_t bcd) {
    return ((bcd >> 4) * 10) + (bcd & 0x0F);
}


int open_rtc_dev(const char *i2c_dev)
{
    uint8_t buf[2];  // Адрес регистра + 1 байт данных
    uint8_t slave_addr = PCF85063_SLAVE_ADDR; // Адрес ведомого устройства по умолчанию для PCF85063
    int fd = open(i2c_dev, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C bus");
        return -1;
    }

#ifdef USE_PCF8563
    slave_addr = PCF8563_DEVICE_ADDR; // Использовать адрес PCF8563, если определено
#endif

    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, slave_addr) < 0) {
        perror("Failed to set I2C address");
        close(fd);
        return -1;
    }

    unsigned char reg = 0x04;
    if (fd < 0) {
        return false;
    }

#ifdef USE_PCF8563
    // сброс PCF8563
    buf[0] = PCF8563_REG_CONTROL_STATUS1;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    // отключить будильник PCF8563
    buf[0] = PCF8563_REG_CONTROL_STATUS2;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    // Отключить тактовый выход
    buf[0] = PCF8563_REG_CLKOUT_CONTROL;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    // отключить таймер
    buf[0] = PCF8563_REG_TIMER_CONTROL;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }
#else
    // сброс PCF85063
    buf[0] = PCF85063_REG_CONTROL1;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    // Отключить функцию будильника и прерывание таймера
    buf[0] = PCF85063_REG_CONTROL2;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    // Отключить тактовый выход
    buf[0] = PCF85063_REG_TIMER_MODE;
    buf[1] = 0x00;
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }
#endif

    return fd;
}

bool read_rtc(int fd, stDateTime *dt)
{
    unsigned char reg = PCF85063_REG_SECONDS; // чтение из регистра секунд
    unsigned char data[7];

    if (fd < 0 || dt == NULL) {
        return false;
    }

#ifdef USE_PCF8563
    reg = PCF8563_REG_VL_SEC; // чтение из регистра секунд для PCF8563
#endif

    // Установить начальный адрес для чтения (запись 0x04
    if (write(fd, &reg, 1) != 1) {
        perror("set read register failed");
        return false;
    }

    // Прочитать 7 байт
    if (read(fd, data, 7) != 7) {
        perror("read rtc failed");
        return false;
    }

    dt->second  = bcd2dec(data[0] & 0x7F);
    dt->minute  = bcd2dec(data[1] & 0x7F);
    dt->hour    = bcd2dec(data[2] & 0x3F);
    dt->day     = bcd2dec(data[3] & 0x3F);
    dt->weekday = bcd2dec(data[4] & 0x07);
    dt->month   = bcd2dec(data[5] & 0x1F);
    dt->year    = bcd2dec(data[6]);

    return true;
}

bool set_rtc(int fd, const stDateTime *dt)
{
    unsigned char reg = PCF85063_REG_SECONDS;
    if (fd < 0) {
        return false;
    }

#ifdef USE_PCF8563
    reg = PCF8563_REG_VL_SEC; // чтение из регистра секунд для PCF8563
#endif

    // Создать буфер данных для записи
    uint8_t buf[8];  // Заголовок регистра (1 байт) + поле данных 7 байт
    buf[0] = reg;    // Начальный адрес регистра для записи
    buf[1] = dec2bcd(dt->second);
    buf[2] = dec2bcd(dt->minute);
    buf[3] = dec2bcd(dt->hour);
    buf[4] = dec2bcd(dt->day);
    buf[5] = dec2bcd(dt->weekday);
    buf[6] = dec2bcd(dt->month);
    buf[7] = dec2bcd(dt->year % 100);

    // Записать все данные за один раз
    if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
        perror("set_rtc write failed");
        return false;
    }

    return true;
}

void close_rtc_dev(int fd)
{
    if (fd >= 0) {
        close(fd);  // Закрыть входящий файловый дескриптор
    }
}

Результаты отладки

Доступ к RTC через встроенный драйвер ядра

Изменение дерева устройств

Откройте файл /home/mind/petalinux_projects/petalinux-mind/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi и добавьте следующее содержимое:

xxxxxxxxxx
&i2c0 {

    clock-frequency = <100000>;
    
    rtc@51{
        compatible="nxp,pcf8563";
        reg=<0x51>;
    };
};

После внесения изменений сохраните и выйдите, затем повторно выполните следующие шаги:

xxxxxxxxxx
petalinux-build
petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --force

Скопируйте файлы BOOT.BIN, boot.scr и image.ub из каталога проекта images -> linux в раздел FAT SD-карты. Файловая система остаётся без изменений. Перезагрузите плату разработки.

После перезагрузки системы проверьте каталог /dev/ на наличие файлов устройств, связанных с RTC, как показано ниже:

Видно, что в каталоге /dev есть два файла устройств: rtc и rtc0, где rtc — это программная ссылка на rtc0. rtc0 соответствует нашему устройству pcf8563. Если в системе не зарегистрировано ни одного устройства RTC (с помощью фреймворка драйверов устройств RTC Linux), в каталоге /dev не будет файлов устройств RTC. Если в ядре зарегистрировано несколько устройств RTC, они будут иметь имена rtc0, rtc1, rtc2 и т. д. В каталоге /sys/class есть каталог rtc, в котором находятся следующие файлы:

Здесь rtc0 соответствует устройству pcf8563.

RTC Time Viewing and Setting

(1) Время просмотра:

Команда date показывает системные часы, а не часы RTC. Системные часы поддерживаются ядром после запуска системы, а не аппаратными часами RTC. Для просмотра показаний часов RTC используйте команду hwclock.

xxxxxxxxxx
date
hwclock

(2) Установите время RTC:

После настройки снова используйте команду date, чтобы увидеть, что текущее время изменилось.

xxxxxxxxxx
date -s "2023-09-22 15:19:36"
date

(3) Написать в РТК:

xxxxxxxxxx
hwclock -w

В этом случае время не будет сбиваться даже после перезагрузки системы. Если к плате разработки подключена батарейка типа «таблетка», время не будет сбиваться даже при выключении платы.

xxxxxxxxxx
root@petalinux-mind:~# date
Thu Aug 21 13:46:37 UTC 2025