Android Things（外设I/O接口-I2C）

要须心地收汗马，孔孟行世目杲杲。这篇文章主要讲述Android Things：外设I/O接口-I2C相关的知识，希望能为你提供帮助。
一、接口简介
内部集成电路（ IIC或者I2C）总线使用小数据负载连接简单的外部设备。传感器和执行器是常见的I2C使用案例，例如包含加速度计，温度计， LCD显示器，和电机驱动。

I2C总线是一种同步的串行接口：这意味着它依赖于共享的时钟信号来同步设备之间的数据传输。控制时钟信号的设备被称为master，其它所有连接的外设被认为是Slaves，每个设备连接到同一组数据信号以形成总线。
I2C设备连接使用3线接口：
- 共享时间信号（ SCL）；
- 共享数据线（ SDA）；
- 共同的接地参考（ GND）；
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I2C仅支持半双工通信：因为所有的数据都是通过一根线连接。所有的通信都是由master设备发起的，一旦主master传输完成slave必须响应
I2C支持在同一条总线上连接多个slave设备：不像SPI， slave设备使用I2C软件协议寻址。每个设备编程有一个唯一的地址，并且仅仅响应master发送给地址的信息。每个slave设备必须有一个地址，即时总线仅仅包含一个单一的信号slave。

二、接口使用
1.管理Slave设备连接

public class HomeActivity extends Activity { // I2C Device Name private static final String I2C_DEVICE_NAME = ...; // I2C Slave Address private static final int I2C_ADDRESS = ...; private I2cDevice mDevice; @ Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); // Attempt to access the I2C device try { PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService(); mDevice = manager.openI2cDevice(I2C_DEVICE_NAME, I2C_ADDRESS); } catch (IOException e) { Log.w(TAG, " Unable to access I2C device" , e); } } }

2.与寄存器通信 I2C Slave设备组织内容给可读或者可写的寄存器（单个字节数据由一个地址值引用）：

可读寄存器：包含slave想要向master报告的数据，例如传感器值或者状态标识；
可写寄存器：包含master可以控制的配置数据；

一个常见的协议实现被称为System Management Bus(SMBus)存在于I2C顶部，以标准的方式和寄存器通信。SMBus命令由下面的两个I2C事务组成：

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第一个事务标识代表了要访问的寄存器的地址，第二个是在该地址读或者写的数据。
Slave设备的逻辑数据可能经常占用多个字节，从而包含多个寄存器地址。提供给API的地址始终是第一个寄存器的引用；

【Android Things（外设I/O接口-I2C）】外设I/O提供了三种类型的SMBus命令来访问寄存器：

字节数据： readRegByte()和writeRegByte()来读或者写一个单独的8位寄存器数据。
字数据： readRegWord()和writeRegWord()来读或者写两个连续寄存器的值以一个16位litten-endian字。第一个寄存器的地址被翻译为字中的最小有效字节（ LSB），其次是最重要的字节（ MSB）。
块数据： readRegBuffer()和writeRegBuffer()读或者写最多32个连续寄存器的值作为一个数组。

// Modify the contents of a single register public void setRegisterFlag(I2cDevice device, int address) throws IOException { // Read one register from slave byte value = device.readRegByte(address); // Set bit 6 value |= 0x40; // Write the updated value back to slave device.writeRegByte(address, value); } // Read a register block public byte[] readCalibration(I2cDevice device, int startAddress) throws IOException { // Read three consecutive register values byte[] data = new byte[3]; device.readRegBuffer(startAddress, data, data.length); return data; }

3.传输原始数据当和一个I2C外设交互时，定义不同的SMBus寄存器，或许根本不使用寄存器，使用原始的raw()和write()方法对通过导线传递的字节数据完全控制。这些方法将会执行一个如下单独的I2C传输：

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使用原始传输，设备将会在传输之前发送一个启动条件，然后一个停止条件。
联合多个传输到一个“重复启动”条件是不可能的；

public void writeBuffer(I2cDevice device, byte[] buffer) throws IOException { int count = device.write(buffer, buffer.length); Log.d(TAG, " Wrote " + count + " bytes over I2C." ); }

4.关闭连接当你完成I2C端口通信，关闭这个连接，并释放资源。此外，在现有端口关闭之前，你不能打开一个新的连接。要想关闭连接，使用端口的close()方法；

public class HomeActivity extends Activity { ... ... private I2cDevice mDevice; @ Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); if (mDevice != null) { try { mDevice.close(); mDevice = null; } catch (IOException e) { Log.w(TAG, " Unable to close I2C device" , e); } } } }

三、案例演示
下面我们就通过使用i2c接口，获取bmp280温度传感器的温度数据来演示该接口的使用。
1.硬件准备

树莓派开发板 1块
面包板 1块
bmp280传感器
杜邦线（公对母）若干

2.电路搭建

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3.代码编写 I2CDemo\\app\\src\\main\\java\\com\\chengxiang\\i2cdemo\\MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity { private static final String I2C_ADDRESS = " I2C1" ; private static final int TEMPERATURE_SENSOR_SLAVE = 0x77; private static final int REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_1 = 0x88; private static final int REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_2 = 0x8A; private static final int REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_3 = 0x8C; private static final int REGISTER_TEMPERATURE_RAW_VALUE_START = 0xFA; private static final int REGISTER_TEMPERATURE_RAW_VALUE_SIZE = 3; private TextView temperatureTextView; private I2cDevice i2cDevice; private final short[] calibrationData = new short[3]; @ Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); temperatureTextView = (TextView) findViewById(R.id.temperature); PeripheralManagerService peripheralManagerService = new PeripheralManagerService(); try { i2cDevice = peripheralManagerService.openI2cDevice(I2C_ADDRESS, TEMPERATURE_SENSOR_SLAVE); calibrationData[0] = i2cDevice.readRegWord(REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_1); calibrationData[1] = i2cDevice.readRegWord(REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_2); calibrationData[2] = i2cDevice.readRegWord(REGISTER_TEMPERATURE_CALIBRATION_3); byte[] data = new byte[REGISTER_TEMPERATURE_RAW_VALUE_SIZE]; i2cDevice.readRegBuffer(REGISTER_TEMPERATURE_RAW_VALUE_START, data, REGISTER_TEMPERATURE_RAW_VALUE_SIZE); if (data.length != 0) { float temperature = compensateTemperature(readSample(data)); temperatureTextView.setText(" temperature:" + temperature); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }@ Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); if (i2cDevice != null) { try { i2cDevice.close(); i2cDevice = null; } catch (IOException e) { Log.w(TAG, " Unable to close I2C device" , e); } }}private int readSample(byte[] data) { // msb[7:0] lsb[7:0] xlsb[7:4] int msb = data[0] & 0xff; int lsb = data[1] & 0xff; int xlsb = data[2] & 0xf0; // Convert to 20bit integer return (msb < < 16 | lsb < < 8 | xlsb) > > 4; }private float compensateTemperature(int rawTemp) { float digT1 = calibrationData[0]; float digT2 = calibrationData[1]; float digT3 = calibrationData[2]; float adcT = (float) rawTemp; float varX1 = adcT / 16384f - digT1 / 1024f; float varX2 = varX1 * digT2; float varY1 = adcT / 131072f - digT1 / 8192f; float varY2 = varY1 * varY1; float varY3 = varY2 * digT3; return (varX2 + varY3) / 5120f; } }

代码库： https://github.com/ThingsDeveloper/i2cdemo
4.运行结果按照上面的电路图，搭建电路如下：