使用Python开发OpenHarmony设备程序-I2C应用实例分享

在上一篇帖子《使用Python开发OpenHarmony设备程序（1-GPIO外设控制）》中，已经成功的使用 Python 对 GPIO 上的外设进行了控制。这是非常重要的一个里程碑：在OpenHarmony上用使用 Python 进行物联网编程。并且加上 Python 语言天生的优势（易于掌握，开发效率高），可以通过深入打造，将OpenHarmony上的 Python 进行到底。

此内容利用 GPIO 搭配 I2C 对外设进行编程。通过控制“智慧农业”外设板上的传感器，获取当前环境的温度和湿度。

外设板上的 SHT30 是一个温度湿度传感器，它通过 I2C 与主控板（Hi3861）进行连接。因此，SHT30 是一种 I2C 设备，只需要通过 I2C 接口就能轻易对它进行控制。

什么是 I2C ？一般能查到的定义都会是：I2C （ Inter－Integrated Circuit ） 是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。所以，可以把 I2C 直接看作总线，即：SHT30 与 Hi3861 直接通过 I2C 总线相连。除此之外，也可以把 I2C 看作一种通信协议，即：SHT30 与 Hi3861 通过 2 根信号线连接在一起，并遵守预定义的规则，进而能够交换信息。

按照常规想法，要使用 I2C 作为通信协议，那么必须的需要有相应的物理连接。而在当前的硬件设计上，通常的做法是进行引脚复用，即：同一个物理引脚，可以用作 GPIO，也可以用来实现 I2C 通信。

因此，在代码层面可以复用 GPIO 实现 I2C 通信！

所以，下面的代码就有了！

sht30_addr = 0x44 《《 1 # SHT30 设备地址

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

gpio.set_func（0， func） # 设置 GPIO_0 的功能为 I2C1_SDA # I2C1_SDA： I2C_1的串行数据线 gpio.gpio_init（1） # 初始化 GPIO_1

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

gpio.set_func（1， func） # 设置 GPIO_1 的功能为 I2C1_SCL # I2C1_SCL： I2C_1的串行时钟线

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

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

在原理上，I2C 需要 2 根信号线完成设备间的通信；其中 SDA 为串行数据线，用来传输起始标志、应答标志和数据；而 SCL 为串行时钟线，用来对设备进行同步。因此，在代码层面，需要编程复用 2 个 GPIO 完成对 I2C 的支持。而 GPIO_0 能够提供 I2C1_SDA 的功能，GPIO_1 能够提供 I2C1_SCL 的功能，所以在初始化 I2C1 之前需要对 GPIO_0 和 GPIO_1 进行正确的功能设置，否则，设备间无法进行通信。

当 GPIO 的初始化完成，接下来对 I2C1 进行初始化，方法如下：将 I2C1 的 ID 和波特率作为参数调用 i2c_init（）。

最后，进行设备初始化：只需要向目标设备发送初始化命令即可。如：向 SHT30 发送 ［0x22， 0x36］ 。

相信上述操作初始化代码大家可以快速理解，接下来推理另一个问题： 除了有 I2C1，是否有 I2C0 呢？

答案是：有！OpenHarmony 轻量设备目前通过复用 GPIO 的方式提供 2 个 I2C 供使用。

当初始化正确完成，接下来读取 SHT30 上的实时数据：

def read（）： r ， d = i2c.write_read（1， sht30_addr， ［0xE0， 0x00］， 6） if r == 0： t = （d［0］ 《《 8） | d［1］ # 温度数据 h = （d［3］ 《《 8） | d［4］ # 湿度数据 return cal_t（t）， cal_h（h） # 格式化数据并返回else： return None， None # 读取失败返回 None

上面的代码非常简洁，但似乎不那么好理解！首先我们熟悉一下目前 Python 提供的 I2C 接口函数。

如上表格便于理解上面的代码片段，即：先向 I2C1 上的 SHT30 发送读取命令 ［0xE0， 0x00］，然后再从设备读取 6 个字节的数据。如果函数执行成功，那么可得到从设备返回到的温湿度数据。

完整交互过程如下图所示：

这里对 SHT30 返回的数据做一点说明。如果读取成功，SHT30 会返回 6 个字节的数据，其中前 3 个字节表示温度数据，后 3 个字节表示湿度数据；并且，d［2］ 和 d［5］ 分别表示温度和湿度的校验字节，通过这两个字节即可判断读取到的温湿度数据是否有效（注：本文的示例中，为了方便大家理解，没有做数据校验的工作。）

最后进行温湿度数据的转换，方法如下：

def cal_t（t）： # 计算温度，单位 ℃ t = t & ~0x3 t = t * 175 // 65536 - 45 return t

def cal_h（h）： # 计算湿度，单位 % h = h & ~0x3 h = h * 100 // 65536 return h

完成如上工作，接下来只需循环调用 read（） 即可完成最终目标：获取当前环境温湿度。

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

最后的运行结果如下：

更新提示

这个版本的实现同时支持 1.0 和 1.1 的代码，因此，大家需要根据代码版本编译 dt_python_demo。

1） 将 dt_python_demo 拷贝到应用目录

1.0：

。/applications/sample/wifi-iot/app

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

2） 修改 app 模块的任务列表

1.0：

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

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

3） libdtpython.a 路径

1.0：

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

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

4） 根据代码版本修改应用 BUILD.gn （路径示例：。/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” ］

代码开源地址： https://gitee.com/delphi-tang/python-for-hos

编辑：jq