使用Python開發(fā)OpenHarmony設(shè)備程序-I2C應(yīng)用實例分享

在上一篇帖子《使用Python開發(fā)OpenHarmony設(shè)備程序（1-GPIO外設(shè)控制）》中，已經(jīng)成功的使用 Python 對 GPIO 上的外設(shè)進行了控制。這是非常重要的一個里程碑：在OpenHarmony上用使用 Python 進行物聯(lián)網(wǎng)編程。并且加上 Python 語言天生的優(yōu)勢（易于掌握，開發(fā)效率高），可以通過深入打造，將OpenHarmony上的 Python 進行到底。

此內(nèi)容利用 GPIO 搭配 I2C 對外設(shè)進行編程。通過控制“智慧農(nóng)業(yè)”外設(shè)板上的傳感器，獲取當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度。

外設(shè)板上的 SHT30 是一個溫度濕度傳感器，它通過 I2C 與主控板（Hi3861）進行連接。因此，SHT30 是一種 I2C 設(shè)備，只需要通過 I2C 接口就能輕易對它進行控制。

什么是 I2C ？一般能查到的定義都會是：I2C （ Inter－Integrated Circuit ） 是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。所以，可以把 I2C 直接看作總線，即：SHT30 與 Hi3861 直接通過 I2C 總線相連。除此之外，也可以把 I2C 看作一種通信協(xié)議，即：SHT30 與 Hi3861 通過 2 根信號線連接在一起，并遵守預(yù)定義的規(guī)則，進而能夠交換信息。

按照常規(guī)想法，要使用 I2C 作為通信協(xié)議，那么必須的需要有相應(yīng)的物理連接。而在當(dāng)前的硬件設(shè)計上，通常的做法是進行引腳復(fù)用，即：同一個物理引腳，可以用作 GPIO，也可以用來實現(xiàn) I2C 通信。

因此，在代碼層面可以復(fù)用 GPIO 實現(xiàn) I2C 通信！

所以，下面的代碼就有了！

sht30_addr = 0x44 《《 1 # SHT30 設(shè)備地址

def init（）： gpio.gpio_init（0） # 初始化 GPIO_0 func = gpio.query_func_value（0， ‘I2C1_SDA’）

gpio.set_func（0， func） # 設(shè)置 GPIO_0 的功能為 I2C1_SDA # I2C1_SDA： I2C_1的串行數(shù)據(jù)線 gpio.gpio_init（1） # 初始化 GPIO_1

func = gpio.query_func_value（1， ‘I2C1_SCL’）

gpio.set_func（1， func） # 設(shè)置 GPIO_1 的功能為 I2C1_SCL # I2C1_SCL： I2C_1的串行時鐘線

i2c.i2c_init（1， 400000） # 初始化 I2C_1， 波特率為 400000

i2c.write（1， sht30_addr， ［0x22， 0x36］） # 向 I2C_1 上的 SHT30 發(fā)送 # 初始化命令

在原理上，I2C 需要 2 根信號線完成設(shè)備間的通信；其中 SDA 為串行數(shù)據(jù)線，用來傳輸起始標(biāo)志、應(yīng)答標(biāo)志和數(shù)據(jù)；而 SCL 為串行時鐘線，用來對設(shè)備進行同步。因此，在代碼層面，需要編程復(fù)用 2 個 GPIO 完成對 I2C 的支持。而 GPIO_0 能夠提供 I2C1_SDA 的功能，GPIO_1 能夠提供 I2C1_SCL 的功能，所以在初始化 I2C1 之前需要對 GPIO_0 和 GPIO_1 進行正確的功能設(shè)置，否則，設(shè)備間無法進行通信。

當(dāng) GPIO 的初始化完成，接下來對 I2C1 進行初始化，方法如下：將 I2C1 的 ID 和波特率作為參數(shù)調(diào)用 i2c_init（）。

最后，進行設(shè)備初始化：只需要向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送初始化命令即可。如：向 SHT30 發(fā)送 ［0x22， 0x36］ 。

相信上述操作初始化代碼大家可以快速理解，接下來推理另一個問題： 除了有 I2C1，是否有 I2C0 呢？

答案是：有！OpenHarmony 輕量設(shè)備目前通過復(fù)用 GPIO 的方式提供 2 個 I2C 供使用。

當(dāng)初始化正確完成，接下來讀取 SHT30 上的實時數(shù)據(jù)：

def read（）： r ， d = i2c.write_read（1， sht30_addr， ［0xE0， 0x00］， 6） if r == 0： t = （d［0］ 《《 8） | d［1］ # 溫度數(shù)據(jù) h = （d［3］ 《《 8） | d［4］ # 濕度數(shù)據(jù) return cal_t（t）， cal_h（h） # 格式化數(shù)據(jù)并返回else： return None， None # 讀取失敗返回 None

上面的代碼非常簡潔，但似乎不那么好理解！首先我們熟悉一下目前 Python 提供的 I2C 接口函數(shù)。

如上表格便于理解上面的代碼片段，即：先向 I2C1 上的 SHT30 發(fā)送讀取命令 ［0xE0， 0x00］，然后再從設(shè)備讀取 6 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果函數(shù)執(zhí)行成功，那么可得到從設(shè)備返回到的溫濕度數(shù)據(jù)。

完整交互過程如下圖所示：

這里對 SHT30 返回的數(shù)據(jù)做一點說明。如果讀取成功，SHT30 會返回 6 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中前 3 個字節(jié)表示溫度數(shù)據(jù)，后 3 個字節(jié)表示濕度數(shù)據(jù)；并且，d［2］ 和 d［5］ 分別表示溫度和濕度的校驗字節(jié)，通過這兩個字節(jié)即可判斷讀取到的溫濕度數(shù)據(jù)是否有效（注：本文的示例中，為了方便大家理解，沒有做數(shù)據(jù)校驗的工作。）

最后進行溫濕度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，方法如下：

def cal_t（t）： # 計算溫度，單位 ℃ t = t & ~0x3 t = t * 175 // 65536 - 45 return t

def cal_h（h）： # 計算濕度，單位 % h = h & ~0x3 h = h * 100 // 65536 return h

完成如上工作，接下來只需循環(huán)調(diào)用 read（） 即可完成最終目標(biāo)：獲取當(dāng)前環(huán)境溫濕度。

while True： t ， h = read（） if t ！= None： print（‘temperature = ’ + str（t）） if h ！= None： print（‘humidity = ’ + str（h）） os.sleep（5）

最后的運行結(jié)果如下：

更新提示

這個版本的實現(xiàn)同時支持 1.0 和 1.1 的代碼，因此，大家需要根據(jù)代碼版本編譯 dt_python_demo。

1） 將 dt_python_demo 拷貝到應(yīng)用目錄

1.0：

。/applications/sample/wifi-iot/app

1.1：。/applications/sample/BearPi/BearPi-HM_Nano

2） 修改 app 模塊的任務(wù)列表

1.0：

。/applications/sample/wifi-iot/app/BUILD.gn

1.1：。/applications/sample/BearPi/BearPi-HM_Nano/BUILD.gn

3） libdtpython.a 路徑

1.0：

。/vendor/hisi/hi3861/hi3861/build/libs

1.1：。/device/bearpi/bearpi_hm_nano/sdk_liteos/build/libs

4） 根據(jù)代碼版本修改應(yīng)用 BUILD.gn （路徑示例：。/applications/sample/BearPi/BearPi-HM_Nano/dt_python_demo/BUILD.gn）

static_library（“dt_python_demo”） { sources = ［ “dt_python_demo.c”， # “sdk_adapter_1.0.c”， “test.c” ］

代碼開源地址： https://gitee.com/delphi-tang/python-for-hos

編輯：jq