【PocketBeagle2】六，I2C子系统-AHT30驱动-电子产品世界论坛

【PocketBeagle2】六，I2C子系统-AHT30驱动

AHT30是由ASAIR奥松推出的新一代数字温湿度传感器，采用双列扁平无引脚SMD封装，尺寸微小且坚固，广泛应用于智能家居消费类电子产品等领域。

我们只需要关注这一部分内容就可以了

读取温湿度的流程图如下：

本次实验我们选择i2c2接口与AHT30相连。实物连接图如下：

一，AHT30设备树插件

设备树插件（Device Tree Overlay，简称DTO）是Linux内核（通常在4.4版本及以上引入）中一种强大的动态设备树扩展机制。可以把它理解成能给正在运行的系统“打补丁”，允许在系统运行时动态地添加、修改或删除设备树中的节点和属性，而无需重新编译和烧写整个设备树。

1.设备树源码

/dts-v1/;
/plugin/;

#include <dt-bindings/leds/common.h>
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
#include <dt-bindings/input/input.h>

/*
 * Helper to show loaded overlays under: /proc/device-tree/chosen/overlays/
 */
&{/chosen} {
 overlays {
  kone-pocketbeagle2.kernel = __TIMESTAMP__;
 };
};
&main_i2c2 {
 status = "okay";
 #address-cells = <1>;
 #size-cells = <0>;
 
 mpu6050@68{
  status = "okay";
  compatible = "kone,i2c_mpu6050";
  reg = <0x68>;
 };
    AHT30@38{
        status = "okay";
        compatible = "kone,AHT30";
        reg=<0x38>;
    }; 
};

2.编译设备树插件

设置正确的环境变量

export PATH="/home/mxz/pocketbeagle_2/sdk/gcc-11.5.0-nolibc/aarch64-linux/bin:$PATH"
# 设置架构和交叉编译前缀
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-

makefile中添加新增的设备树

nano /home/mxz/pocketbeagle_2/sdk/linux/arch/arm64/boot/dts/ti/Makefile
dtb-$(CONFIG_ARCH_K3) += kone-pocketbeagle2.dtbo

编译

# 进入内核源码目录
cd /home/mxz/pocketbeagle_2/sdk/linux

# 编译所有设备树
make dtbs

3.加载设备树插件

将生成的 kone-pocketbeagle2.dtbo copy到/boot/firmware/overlays/下

更新引导配置

sudo nano /boot/firmware/extlinux/extlinux.conf

label Linux
    kernel /Image.gz
    fdtdir /
    append console=ttyS2,115200n8 earlycon=ns16550a,mmio32,0x02860000 root=/dev/mmcblk1p2 ro rootfstype=ext4 rootwait net.ifnames=0
    fdtoverlays /overlays/kone-pocketbeagle2.dtbo

验证

# 重启
sudo reboot

确认设备树覆盖层加载成功

# 查看覆盖层时间戳（确认编译时间）
cat /sys/firmware/devicetree/base/chosen/overlays/kone-pocketbeagle2.kernel

# 查看所有加载的覆盖层
ls /sys/firmware/devicetree/base/chosen/overlays/

查看 I2C2 总线

ls /sys/bus/i2c2/devices/

二，AHT30驱动

驱动源码

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/of.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
//==================================define======================================
/*---- AHT30设备地址与寄存器宏 ----*/
#define SHT30_ADDR      0x38


#define DEV_NAME    "AHT30"

static dev_t AHT30_dev_num;
static struct cdev AHT30_cdev;

struct device*AHT30_device;
struct class*AHT30_class;

struct  i2c_client*AHT30_client = NULL;

static int i2c_write_AHT30(struct i2c_client*client,uint8_t *data,uint8_t len)
{
    int ret;
    struct i2c_msg msg;
    if (!client) {
        printk(KERN_EMERG "AHT30: NULL client pointer\n");
        return -EINVAL;
    }
    msg.addr = client->addr;
    msg.flags = 0;
    msg.buf = data;
    msg.len = len;
    ret = i2c_transfer(client->adapter,&msg,1);
    if(ret != 1)
    {
        printk(KERN_EMERG"i2c_write_AHT30 i2c_transfer is error\n");
        return  -EIO;
    }
    return 0;
}
static int i2c_read_AHT30(struct i2c_client*client,uint8_t *data,uint8_t len)
{
    int ret;
    struct i2c_msg msg;

    msg.addr = client->addr;
    msg.flags = I2C_M_RD;
    msg.buf = data;
    msg.len = len;

    ret = i2c_transfer(client->adapter,&msg,1);
    if(ret != 1)
    {
         printk(KERN_EMERG "AHT30 read error: ret=%d, addr=0x%02X, len=%d\n", 
               ret, client->addr, len);
        return -EIO;
    }
    return 0;
}
static int i2c_init(void)
{
    msleep(5);
    return 0;
}

static int AHT30_open(struct inode*inode,struct file*file)
{
    i2c_init();
    return 0;
}

static ssize_t AHT30_read(struct file*file,char __user*buf,size_t size, loff_t*off)
{
    uint8_t read_SHT30_data_cmd[3] = {0xAC,0x33,0x00};
    uint8_t data[7] = {0};
    uint8_t ret;
    i2c_write_AHT30(AHT30_client,read_SHT30_data_cmd,sizeof(read_SHT30_data_cmd));
    msleep(80);

    i2c_read_AHT30(AHT30_client,data,sizeof(data));
    ret = copy_to_user(buf,data,size);//目标add  源add
    if(ret != 0)
    {
        printk(KERN_EMERG "SHT30_read copy_to_user is error\n");
        return -EIO;
    }
    return sizeof(data); 
}
static int AHT30_release(struct inode*inode,struct file*file)
{
    return 0;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = AHT30_open,
    .read = AHT30_read,
    .release = AHT30_release,
};
static int AHT30_probe(struct i2c_client*client)
{
    int ret;
    ret = alloc_chrdev_region(&AHT30_dev_num,0,1,DEV_NAME);
    if(ret < 0)
    {
        printk(KERN_EMERG "alloc_chrdev_region is error\n");
        return -1;
    }
    printk(KERN_EMERG "AHT30_dev_num is %d\n",AHT30_dev_num);

    AHT30_cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&AHT30_cdev,&fops);
    ret = cdev_add(&AHT30_cdev,AHT30_dev_num,1);
    if(ret < 0)
    {
        printk(KERN_EMERG "cdev_add is error\n");
        return -1;
    }

    AHT30_class = class_create(DEV_NAME);
    AHT30_device = device_create(AHT30_class,NULL,AHT30_dev_num,NULL,DEV_NAME);

    AHT30_client = client;
    return 0;
}
static void AHT30_remove(struct i2c_client*client)
{
    device_destroy(AHT30_class,AHT30_dev_num);
    class_destroy(AHT30_class);
    cdev_del(&AHT30_cdev);
    unregister_chrdev_region(AHT30_dev_num,1);
}

static const struct i2c_device_id AHT30_device_id[] = {
    {"kone,AHT30"},
    {},
};
static const struct of_device_id AHT30_of_match_table[] = {
    {.compatible = "kone,AHT30"},
    {},
}; 

struct i2c_driver AHT30_driver = {
    .probe = AHT30_probe,
    .remove = AHT30_remove,
    .id_table = AHT30_device_id,
    .driver = {
        .name = "kone,AHT30",
        .owner = THIS_MODULE,
        .of_match_table = AHT30_of_match_table,
    },
};

static int __init AHT30_driver_init(void)
{
    i2c_add_driver(&AHT30_driver);
    printk(KERN_EMERG "AHT30_driver_init\n");
    return 0;
}

static void __exit AHT30_driver_exit(void)
{
    i2c_del_driver(&AHT30_driver);
    printk(KERN_EMERG "AHT30_driver_exit\n");
}

module_init(AHT30_driver_init);
module_exit(AHT30_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("kone");

Makefile

# 确保系统工具目录在 PATH 的最前面
export PATH="/bin:/usr/bin:/home/mxz/pocketbeagle_2/sdk/gcc-11.5.0-nolibc/aarch64-linux/bin:$PATH"
# 设置架构和交叉编译前缀
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-
obj-m:=AHT30.o

KDIR:=/home/mxz/pocketbeagle_2/sdk/linux
PWD:=$(shell pwd)

all:
 make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
 make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

测试app

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>


//**********************************************************//
 //CRC校验类型：CRC8
 //多项式：X8+X5+X4+1
 //Poly:0011 0001 0x31
unsigned char Calc_CRC8(unsigned char *message,unsigned char Num)
 {
 unsigned char i;
 unsigned char byte;
 unsigned char crc =0xFF;
  
 for (byte = 0;byte<Num;byte++){
 crc^=(message[byte]);
 for(i=8;i>0;--i){
 if(crc&0x80)
 crc=(crc<<1)^0x31;
 else
 crc=(crc<<1);
 }
 }
 return crc;
 }

int main(int argc,char *argv[])
{
    int fd,ret;
    uint8_t aht30_data[7];
    float temp,humi;
    fd = open(argv[1],O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open file is error\n");
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        ret = read(fd, aht30_data, sizeof(aht30_data));
        if(ret < 0) {
            perror("read error");
        } else if (ret < sizeof(aht30_data)) {
            printf("read only %d bytes (expected %zu)\n", ret, sizeof(aht30_data));
        } else {
            // 打印原始数据
            printf("Raw data: ");
            for(int i = 0; i < 7; i++) {
                printf("%02X ", aht30_data[i]);
            }
            printf("\n");
            
            uint8_t crc = Calc_CRC8(aht30_data, 6);
            printf("Calculated CRC: 0x%02X, Received CRC: 0x%02X\n", crc, aht30_data[6]);
           
            if (crc == aht30_data[6]) {
               uint32_t raw_humidity = ((uint32_t)aht30_data[1] << 12) | 
                           ((uint32_t)aht30_data[2] << 4) | 
                           (aht30_data[3] >> 4);
    
                uint32_t raw_temperature = ((uint32_t)(aht30_data[3] & 0x0F) << 16) | 
                                        ((uint32_t)aht30_data[4] << 8) | 
                                        aht30_data[5];

                temp = ((float)raw_temperature / 1048576.0)*200.0 -50.0;
                humi = ((float)raw_humidity / 1048576.0)*100.0;

                printf("temp:.%2f      humi:%.2f\n",temp,humi);
            } else {
                printf("crc is error\n");
            }
        }
        sleep(1);
    }
}

三，演示

将生成的AHT30.ko和app.c copy到开发板上

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