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FRDM-MCXN947开发板之i2c应用

忿惺噱 13 小时前
介绍

MCXN947

NXP FRDM-MCXN947开发板是一款基于MCXN947 MCU的低成本评估板，MCU集成了双核Arm Cortex-M33微控制器和一个神经处理单元(NPU)。开发板由一个MCXN947控制器和一个64 Mbit外部串行闪存组成。该板还具有P3T1755DP I3C温度传感器，TJA1057GTK/3Z CAN PHY，以太网PHY, SDHC电路(卡槽为DNP)， RGB LED，触摸板，高速USB，按钮，和MCU-Link调试接口。该板兼容Arduino屏蔽模块，Pmod板，mikroBUS。该板还支持摄像头模块和NXP低成本LCD模块PAR-LCD-S035
1.png

开箱视频

我通过参过RT-Thread社区的活动，拿到了京东的包裹，板子的开箱视频：FRDM-MCXN947开发板开箱_哔哩哔哩_bilibili
开发环境

基本的开发资料有以下几个，软件包或者资料都可以在NXP官网、Keil的官网找到，插一句话，最近Keil免费了

  • MDK531
  • NXP.MCXN947_DFP.17.0.0
  • rt_vsnprintf_full-latest.zip开发包
  • 官方的文档：UM12018.pdf
  • RT-Thread GitHub仓库最新代码
开发环境搭建请参考视频：FRDM-MCXN947开发板开发环境上手_哔哩哔哩_bilibili
实验目的

最近南方地区都在下暴雨，气候闷热潮湿，人们出门都在时刻关注天气的变化情况；刚好这个时候RT-Thread社区给我送来一款包装精致的NXP开发板，让我手头上的BME280温湿度气压传感器有了用武之地；BME280采用i2c接口和主机通信，能实时监控室内、室外的温度、湿度、大气压情况，基于它我们能做很多工业、物联网、医疗、汽车方面的应用
实验准备

我们需要准备以下材料

  • NXP FRDM-MCXN947开发板
  • 温湿度气压模块BME280 （i2c接口）
  • SSD1306 OLED模块（i2c接口）
  • 公母头杜邦线若干
模块电路

板载资源

本次实验是通过软件i2c + 硬件i2c方式来进行通信，软件i2c采用引脚P0_4 (SCL)和P0_5 (SDA) ，硬件i2c采用引脚P0_25 (SCL)和P0_24 (SDA)，前者位于J9内侧的第8和第9引脚，后者位于J2外侧的第7和第5引脚，引脚图参考如下，注意不要接错
2.png

实物连接

软件i2c口接OLED SSD1306模块，硬件i2c口接BME280模块，电源VCC和GND在J8和J6上面都有，千万别接错了！
3.jpeg

程序设计

模块配置

克隆rt-thread官方仓库的代码，MCXN947板子的最小例程在bsp\nxp\mcx\mcxn\frdm-mcxn947目录下
  1. git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git
复制代码
用RT-Thread Studio导入frdm-mcxn947工程，然后打开env工具

在env终端输入命令menuconfig，配置rt-thread工程
5.png

在RT-Thread Components下找到Device Drivers并Select进去，软件i2c引脚配置如下
6.png

在Hardware Drivers Config下找到On-chip Peripheral Drivers并Select进去，硬件i2c引脚配置如下
7.png

找到RT-Thread online packages -> peripheral libraries and drivers -> ssd1306并Select进去，配置SSD1306模块，记得改掉I2c bus name和开启ssd1306的sample选项，这里名称为i2c2，和上面配置的软件i2c名称一致
8.png

配置完后通过Exit退出，先更新软件包，再导出为mdk5工程，然后用Keil5打开
  1. pkgs --update
  2. scons --target=mdk5
复制代码
编译工程

需要注释一些代码确保编译通过
ssd1306_tests.h
9.png

ssd1306.h
10.png

编码集成

SSD1306

调用初始化接口并设置背景为黑色
  1. ssd1306_Init();
  2. ssd1306_Fill(Black);
复制代码
绘图接口示范，先往buffer里边填字符串数据，然后设置坐标，再绘制字符
  1. rt_memset(buffer, SIZE, 0);
  2. rt_snprintf(buffer, SIZE, "Temp : %d'C\r\n",(int)temp_act);
  3. ssd1306_SetCursor(2, 26);
  4. ssd1306_WriteString(buffer, Font_6x8, White);
复制代码
BME280

readCalibrationData、calibration_T、calibration_P、calibration_H用于读取和校准BME280的数据
  1. static unsigned long int hum_raw,temp_raw,pres_raw;
  2. static rt_uint8_t data[8];
  3. static signed long int t_fine;
  4. static uint16_t dig_T1;
  5. static int16_t dig_T2;
  6. static int16_t dig_T3;
  7. static uint16_t dig_P1;
  8. static int16_t dig_P2;
  9. static int16_t dig_P3;
  10. static int16_t dig_P4;
  11. static int16_t dig_P5;
  12. static int16_t dig_P6;
  13. static int16_t dig_P7;
  14. static int16_t dig_P8;
  15. static int16_t dig_P9;
  16. static int8_t  dig_H1;
  17. static int16_t dig_H2;
  18. static int8_t  dig_H3;
  19. static int16_t dig_H4;
  20. static int16_t dig_H5;
  21. static int8_t  dig_H6;
  22. static signed long int temp_cal;
  23. static unsigned long int press_cal,hum_cal;
  24. static double temp_act;
  25. static double press_act;
  26. static double hum_act;
  28. static void readCalibrationData()
  29. {
  30.     uint8_t data[32];
  31.     read_bme280_reg(0x88, data, 24);
  32.     read_bme280_reg(0xa1, data + 24, 1);
  33.     read_bme280_reg(0xe1, data + 25, 7);
  35.     dig_T1 = (data[1] << 8) | data[0];
  36.     dig_T2 = (data[3] << 8) | data[2];
  37.     dig_T3 = (data[5] << 8) | data[4];
  38.     dig_P1 = (data[7] << 8) | data[6];
  39.     dig_P2 = (data[9] << 8) | data[8];
  40.     dig_P3 = (data[11]<< 8) | data[10];
  41.     dig_P4 = (data[13]<< 8) | data[12];
  42.     dig_P5 = (data[15]<< 8) | data[14];
  43.     dig_P6 = (data[17]<< 8) | data[16];
  44.     dig_P7 = (data[19]<< 8) | data[18];
  45.     dig_P8 = (data[21]<< 8) | data[20];
  46.     dig_P9 = (data[23]<< 8) | data[22];
  47.     dig_H1 = data[24];
  48.     dig_H2 = (data[26]<< 8) | data[25];
  49.     dig_H3 = data[27];
  50.     dig_H4 = (data[28]<< 4) | (0x0F & data[29]);
  51.     dig_H5 = (data[30] << 4) | ((data[29] >> 4) & 0x0F);
  52.     dig_H6 = data[31];
  53. }
  55. static signed long int calibration_T(signed long int adc_T)
  56. {
  58.     signed long int var1, var2, T;
  59.     var1 = ((((adc_T >> 3) - ((signed long int)dig_T1<<1))) * ((signed long int)dig_T2)) >> 11;
  60.     var2 = (((((adc_T >> 4) - ((signed long int)dig_T1)) * ((adc_T>>4) - ((signed long int)dig_T1))) >> 12) * ((signed long int)dig_T3)) >> 14;
  62.     t_fine = var1 + var2;
  63.     T = (t_fine * 5 + 128) >> 8;
  64.     return T;
  65. }
  67. static unsigned long int calibration_P(signed long int adc_P)
  68. {
  69.     signed long int var1, var2;
  70.     unsigned long int P;
  71.     var1 = (((signed long int)t_fine)>>1) - (signed long int)64000;
  72.     var2 = (((var1>>2) * (var1>>2)) >> 11) * ((signed long int)dig_P6);
  73.     var2 = var2 + ((var1*((signed long int)dig_P5))<<1);
  74.     var2 = (var2>>2)+(((signed long int)dig_P4)<<16);
  75.     var1 = (((dig_P3 * (((var1>>2)*(var1>>2)) >> 13)) >>3) + ((((signed long int)dig_P2) * var1)>>1))>>18;
  76.     var1 = ((((32768+var1))*((signed long int)dig_P1))>>15);
  77.     if (var1 == 0)
  78.     {
  79.         return 0;
  80.     }
  81.     P = (((unsigned long int)(((signed long int)1048576)-adc_P)-(var2>>12)))*3125;
  82.     if(P<0x80000000)
  83.     {
  84.        P = (P << 1) / ((unsigned long int) var1);
  85.     }
  86.     else
  87.     {
  88.         P = (P / (unsigned long int)var1) * 2;
  89.     }
  90.     var1 = (((signed long int)dig_P9) * ((signed long int)(((P>>3) * (P>>3))>>13)))>>12;
  91.     var2 = (((signed long int)(P>>2)) * ((signed long int)dig_P8))>>13;
  92.     P = (unsigned long int)((signed long int)P + ((var1 + var2 + dig_P7) >> 4));
  93.     return P;
  94. }
  96. static unsigned long int calibration_H(signed long int adc_H)
  97. {
  98.     signed long int v_x1;
  100.     v_x1 = (t_fine - ((signed long int)76800));
  101.     v_x1 = (((((adc_H << 14) -(((signed long int)dig_H4) << 20) - (((signed long int)dig_H5) * v_x1)) +
  102.               ((signed long int)16384)) >> 15) * (((((((v_x1 * ((signed long int)dig_H6)) >> 10) *
  103.               (((v_x1 * ((signed long int)dig_H3)) >> 11) + ((signed long int) 32768))) >> 10) + (( signed long int)2097152)) *
  104.               ((signed long int) dig_H2) + 8192) >> 14));
  105.    v_x1 = (v_x1 - (((((v_x1 >> 15) * (v_x1 >> 15)) >> 7) * ((signed long int)dig_H1)) >> 4));
  106.    v_x1 = (v_x1 < 0 ? 0 : v_x1);
  107.    v_x1 = (v_x1 > 419430400 ? 419430400 : v_x1);
  108.    return (unsigned long int)(v_x1 >> 12);
  109. }
复制代码
i2c读写接口封装
  1. static int read_bme280_reg(rt_uint8_t reg_addr, rt_uint8_t *data, rt_uint8_t len)
  2. {
  3.     struct rt_i2c_msg msgs[2];
  4.     msgs[0].addr = BME280_ADDR;
  5.     msgs[0].flags = RT_I2C_WR;
  6.     msgs[0].buf = &reg_addr;
  7.     msgs[0].len = 1;
  9.     msgs[1].addr = BME280_ADDR;
  10.     msgs[1].flags = RT_I2C_RD;
  11.     msgs[1].buf = data;
  12.     msgs[1].len = len;
  14.     if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, msgs, 2) == 2)
  15.     {
  16.         return RT_EOK;
  17.     }
  18.     else
  19.         return -RT_ERROR;
  20. }
  22. static int8_t write_bme280_reg(uint8_t reg, uint8_t *data, uint16_t len)
  23. {
  24.     rt_uint8_t tmp = reg;
  25.     struct rt_i2c_msg msgs[2];
  27.     msgs[0].addr  = BME280_ADDR;                        /* Slave address */
  28.     msgs[0].flags = RT_I2C_WR;                          /* Write flag */
  29.     msgs[0].buf   = &tmp;                               /* Slave register address */
  30.     msgs[0].len   = 1;                                  /* Number of bytes sent */
  32.     msgs[1].addr  = BME280_ADDR;                        /* Slave address */
  33.     msgs[1].flags = RT_I2C_WR | RT_I2C_NO_START;        /* Read flag */
  34.     msgs[1].buf   = data;                               /* Read data pointer */
  35.     msgs[1].len   = len;                                /* Number of bytes read */
  37.     if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, msgs, 2) != 2)
  38.     {
  39.         return -RT_ERROR;
  40.     }
  42.     return RT_EOK;
  43. }
复制代码
init_bme280用于初始化i2c设备
[code]static int init_bme280(void){    i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device *) rt_device_find(BME280_I2C_BUS_NAME);    if (i2c_bus == RT_NULL)    {        rt_kprintf("can't find %s device!\n", BME280_I2C_BUS_NAME);        return RT_ERROR;    }    rt_uint8_t data;    int size = read_bme280_reg(0xD0, &data, 1);    rt_kprintf("bme280 device id : %x\n", data);    uint8_t osrs_t = 1;             //Temperature oversampling x 1    uint8_t osrs_p = 1;             //Pressure oversampling x 1    uint8_t osrs_h = 1;             //Humidity oversampling x 1    uint8_t mode = 3;               //Normal mode    uint8_t t_sb = 5;               //Tstandby 1000ms    uint8_t filter = 0;             //Filter off    uint8_t spi3w_en = 0;           //3-wire SPI Disable    uint8_t ctrl_meas_reg = (osrs_t  4) - ((signed long int)dig_T1)) * ((adc_T>>4) - ((signed long int)dig_T1))) >> 12) * ((signed long int)dig_T3)) >> 14;    t_fine = var1 + var2;    T = (t_fine * 5 + 128) >> 8;    return T;}static unsigned long int calibration_P(signed long int adc_P){    signed long int var1, var2;    unsigned long int P;    var1 = (((signed long int)t_fine)>>1) - (signed long int)64000;    var2 = (((var1>>2) * (var1>>2)) >> 11) * ((signed long int)dig_P6);    var2 = var2 + ((var1*((signed long int)dig_P5))2)+(((signed long int)dig_P4)2)*(var1>>2)) >> 13)) >>3) + ((((signed long int)dig_P2) * var1)>>1))>>18;    var1 = ((((32768+var1))*((signed long int)dig_P1))>>15);    if (var1 == 0)    {        return 0;    }    P = (((unsigned long int)(((signed long int)1048576)-adc_P)-(var2>>12)))*3125;    if(P3) * (P>>3))>>13)))>>12;    var2 = (((signed long int)(P>>2)) * ((signed long int)dig_P8))>>13;    P = (unsigned long int)((signed long int)P + ((var1 + var2 + dig_P7) >> 4));    return P;}static unsigned long int calibration_H(signed long int adc_H){    signed long int v_x1;    v_x1 = (t_fine - ((signed long int)76800));    v_x1 = (((((adc_H  15) * (((((((v_x1 * ((signed long int)dig_H6)) >> 10) *              (((v_x1 * ((signed long int)dig_H3)) >> 11) + ((signed long int) 32768))) >> 10) + (( signed long int)2097152)) *              ((signed long int) dig_H2) + 8192) >> 14));   v_x1 = (v_x1 - (((((v_x1 >> 15) * (v_x1 >> 15)) >> 7) * ((signed long int)dig_H1)) >> 4));   v_x1 = (v_x1 < 0 ? 0 : v_x1);   v_x1 = (v_x1 > 419430400 ? 419430400 : v_x1);   return (unsigned long int)(v_x1 >> 12);}static int read_bme280_reg(rt_uint8_t reg_addr, rt_uint8_t *data, rt_uint8_t len){    struct rt_i2c_msg msgs[2];    msgs[0].addr = BME280_ADDR;    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;    msgs[0].buf = &reg_addr;    msgs[0].len = 1;    msgs[1].addr = BME280_ADDR;    msgs[1].flags = RT_I2C_RD;    msgs[1].buf = data;    msgs[1].len = len;    if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, msgs, 2) == 2)    {        return RT_EOK;    }    else        return -RT_ERROR;}static int8_t write_bme280_reg(uint8_t reg, uint8_t *data, uint16_t len){    rt_uint8_t tmp = reg;    struct rt_i2c_msg msgs[2];    msgs[0].addr  = BME280_ADDR;                        /* Slave address */    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;                          /* Write flag */    msgs[0].buf   = &tmp;                               /* Slave register address */    msgs[0].len   = 1;                                  /* Number of bytes sent */    msgs[1].addr  = BME280_ADDR;                               /* Slave address */    msgs[1].flags = RT_I2C_WR | RT_I2C_NO_START;        /* Read flag */    msgs[1].buf   = data;                               /* Read data pointer */    msgs[1].len   = len;                                /* Number of bytes read */    if (rt_i2c_transfer(i2c_bus, msgs, 2) != 2)    {        return -RT_ERROR;    }    return RT_EOK;}static void readCalibrationData(){    uint8_t data[32];    read_bme280_reg(0x88, data, 24);    read_bme280_reg(0xa1, data + 24, 1);    read_bme280_reg(0xe1, data + 25, 7);    dig_T1 = (data[1]

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忿惺噱
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