はじめに
Raspberry PiやJetson nanoでI2Cデバイスを使いたい時に、RasPiではpigpioやWiringPiなどのライブラリがありますが、JetsonだとJetson.GPIOぐらいしかなく、C/C++で書きたい時に困ることがあります。（別に困らない？？）
そんな時のためにLinuxの汎用的なI2Cドライバを使用してI2Cデバイスと通信する方法を記事にしました。
確認環境
- Raspberry Pi (Raspbian: Linux kernel 4.19)
- Jetson nano (Linux kernel 4.9)
ソースコード
I2Cデバイスと通信する方法はいくつかあるみたいですが、このコードでは ioctl I2C_RDWR を使用しています。
i2c_example.c
#include <stdint.h>
// ...
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>
static const char* dev_name = "/dev/i2c-1";
/*! I2Cスレーブデバイスからデータを読み込む.
* @param[in] dev_addr デバイスアドレス.
* @param[in] reg_addr レジスタアドレス.
* @param[out] data 読み込むデータの格納場所を指すポインタ.
* @param[in] length 読み込むデータの長さ.
*/
int8_t i2c_read(
uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint8_t* data, uint16_t length) {
/* I2Cデバイスをオープンする. */
int32_t fd = open(dev_name, O_RDWR);
if (fd == -1) {
fprintf(stderr, "i2c_read: failed to open: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
/* I2C-Readメッセージを作成する. */
struct i2c_msg messages[] = {
{ dev_addr, 0, 1, ®_addr }, /* レジスタアドレスをセット. */
{ dev_addr, I2C_M_RD, length, data }, /* dataにlengthバイト読み込む. */
};
struct i2c_rdwr_ioctl_data ioctl_data = { messages, 2 };
/* I2C-Readを行う. */
if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &ioctl_data) != 2) {
fprintf(stderr, "i2c_read: failed to ioctl: %s\n", strerror(errno));
close(fd);
return -1;
}
close(fd);
return 0;
}
/*! I2Cスレーブデバイスにデータを書き込む.
* @param[in] dev_addr デバイスアドレス.
* @param[in] reg_addr レジスタアドレス.
* @param[in] data 書き込むデータの格納場所を指すポインタ.
* @param[in] length 書き込むデータの長さ.
*/
int8_t i2c_write(
uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, const uint8_t* data, uint16_t length) {
/* I2Cデバイスをオープンする. */
int32_t fd = open(dev_name, O_RDWR);
if (fd == -1) {
fprintf(stderr, "i2c_write: failed to open: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
/* I2C-Write用のバッファを準備する. */
uint8_t* buffer = (uint8_t*)malloc(length + 1);
if (buffer == NULL) {
fprintf(stderr, "i2c_write: failed to memory allocate\n");
close(fd);
return -1;
}
buffer[0] = reg_addr; /* 1バイト目にレジスタアドレスをセット. */
memcpy(&buffer[1], data, length); /* 2バイト目以降にデータをセット. */
/* I2C-Writeメッセージを作成する. */
struct i2c_msg message = { dev_addr, 0, length + 1, buffer };
struct i2c_rdwr_ioctl_data ioctl_data = { &message, 1 };
/* I2C-Writeを行う. */
if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &ioctl_data) != 1) {
fprintf(stderr, "i2c_write: failed to ioctl: %s\n", strerror(errno));
free(buffer);
close(fd);
return -1;
}
free(buffer);
close(fd);
return 0;
}
解説
まずはじめにヘッダのインクルードとデバイス名の定義です。
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>
static const char* dev_name = "/dev/i2c-1";
RasPiとJetson nanoの I2C Bus1 のピンアサインは共通で、デバイス名も /dev/i2c-1 で同じです。
- GPIO 2 ： SDA I2C Bus1
- GPIO 3 ： SCL I2C Bus1
Read処理
/* I2C-Readメッセージを作成する. */
struct i2c_msg messages[] = {
{ dev_addr, 0, 1, ®_addr }, /* レジスタアドレスをセット. */
{ dev_addr, I2C_M_RD, length, data }, /* dataにlengthバイト読み込む. */
};
struct i2c_rdwr_ioctl_data ioctl_data = { messages, 2 };
/* I2C-Readを行う. */
if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &ioctl_data) != 2) {
Readの時は i2c_msg 構造体が2つ必要になります。
1つ目にレジスタアドレスをセット、
2つ目に読み込むサイズとデータの格納場所を指定しています。
Write処理
/* I2C-Write用のバッファを準備する. */
uint8_t* buffer = (uint8_t*)malloc(length + 1);
buffer[0] = reg_addr; /* 1バイト目にレジスタアドレスをセット. */
memcpy(&buffer[1], data, length); /* 2バイト目以降にデータをセット. */
/* I2C-Writeメッセージを作成する. */
struct i2c_msg message = { dev_addr, 0, length + 1, buffer };
struct i2c_rdwr_ioctl_data ioctl_data = { &message, 1 };
/* I2C-Writeを行う. */
if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &ioctl_data) != 1) {
Writeの時は『書き込むデータの長さ＋１』のバッファが必要になります。
１バイト目にレジスタアドレスをセット、
２バイト目以降にデータをセットします。
i2c_msg 構造体は1つになります。
おわりに
自分はこのコードでRasPiとJetsonNanoの両方でI2Cデバイスと通信が出来ましたが、コードや内容に間違いがあるかもしれませんのでご注意ください。