使用Python開發OpenHarmony設備程序-I2C應用實例分享

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

此內容利用 GPIO 搭配 I2C 對外設進行編程。通過控制“智慧農業”外設板上的傳感器，獲取當前環境的溫度和濕度。

外設板上的 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 公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。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 看作一種通信協議，即：SHT30 與 Hi3861 通過 2 根信號線連接在一起，并遵守預定義的規則，進而能夠交換信息。

按照常規想法，要使用 I2C 作為通信協議，那么必須的需要有相應的物理連接。而在當前的硬件設計上，通常的做法是進行引腳復用，即：同一個物理引腳，可以用作 GPIO，也可以用來實現 I2C 通信。

因此，在代碼層面可以復用 GPIO 實現 I2C 通信！

所以，下面的代碼就有了！

sht30_addr = 0x44 《《 1 # SHT30 設備地址

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

gpio.set_func（0， func） # 設置 GPIO_0 的功能為 I2C1_SDA # I2C1_SDA： I2C_1的串行數據線 gpio.gpio_init（1） # 初始化 GPIO_1

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

gpio.set_func（1， func） # 設置 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 發送 # 初始化命令

在原理上，I2C 需要 2 根信號線完成設備間的通信；其中 SDA 為串行數據線，用來傳輸起始標志、應答標志和數據；而 SCL 為串行時鐘線，用來對設備進行同步。因此，在代碼層面，需要編程復用 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 進行正確的功能設置，否則，設備間無法進行通信。

當 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 和波特率作為參數調用 i2c_init（）。

最后，進行設備初始化：只需要向目標設備發送初始化命令即可。如：向 SHT30 發送 ［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 輕量設備目前通過復用 GPIO 的方式提供 2 個 I2C 供使用。

當初始化正確完成，接下來讀取 SHT30 上的實時數據：

def read（）： r ， d = i2c.write_read（1， sht30_addr， ［0xE0， 0x00］， 6） if r == 0： t = （d［0］ 《《 8） | d［1］ # 溫度數據 h = （d［3］ 《《 8） | d［4］ # 濕度數據 return cal_t（t）， cal_h（h） # 格式化數據并返回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。

如上表格便于理解上面的代碼片段，即：先向 I2C1 上的 SHT30 發送讀取命令 ［0xE0， 0x00］，然后再從設備讀取 6 個字節的數據。如果函數執行成功，那么可得到從設備返回到的溫濕度數據。

完整交互過程如下圖所示：

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

最后進行溫濕度數據的轉換，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，接下來只需循環調用 read（） 即可完成最終目標：獲取當前環境溫濕度。

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

最后的運行結果如下：

更新提示

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

1） 將 dt_python_demo 拷貝到應用目錄

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） 根據代碼版本修改應用 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