I2C com Raspberry Pi
Esse artigo tende a ser genérico tanto quanto possível, porque o foco é falar sobre o barramento I2C com Raspberry Pi e discorrer sobre sua utilização.
Brevemente introduzindo o assunto, I²C ou IIC significa Inter-Integrated Circuito, tratando-se de um barramento multi-mestre desenvolvido pela Philips para interconexão de dispositivos de baixa velocidade onboard. Claro, diversos sensores tem sido implementados em circuitos independentes, bastando fornecer-lhes alimentação do circuito em comum e interconexão com o barramento I²C. Com isso, a conexão entre um Raspberry ou um Arduino com qualquer dispositivo I²C deve possuir 4 fios.
Dispositivos que se utilizam de I²C podem por vezes ser úteis para reduzir o número de GPIOs necessários para uma conexão, como —-essa interface I²C para displays de 16×2—. Mas esse barramento é mais comum do que se pode imaginar; sensores como o MPU6050, alguns displays OLED, RTC (Real Time Clock), sensores de pressão etc.
Como vocês podem ver, já escrevi bastante coisa utilizando I²C, mas como tudo utiliza biblioteca, não vimos claramente a interface com o barramento, que pode conter diversos dispositivos atrelados e a consulta feita pelo respectivo endereço. Alguns desses dispositivos são facilmente endereçaveis.
No Arduino e no Raspberry, os pinos relacionados ao barramento I²C estão marcados como SCL para clock e SDA para barramento de dados. Apesar de ser utilizado em computadores X86/X86_64 (para medir temperatura da CPU por exemplo), seu uso é muito mais comum em sistemas embarcados, com velocidades entre 1Mbps e 3.4Mbps.
Inicialmente seu modo de operação é Mestre consultando slaves, que acaba por se parecer em muito com uma comunicação RS485 exclusivamente nesse aspecto. Para que a comunicação ocorra, o mestre envia o bit inicial com os 7bits do escravo-alvo, que em caso de existir, responde 1bit para se anunciar ao mestre. Nesse ponto, é muito similar a um ‘ping’, também somente nesse aspecto de consulta. A partir desse ponto a comunicação e seguida conforme desejado, recebendo ou enviando. Com o bit 0 o mestre diz que deseja escrever e com o bit 1 o mestre diz ue deseja ler do escravo.
Apenas para ficar claro, o bit inicial é dado de uma baixa para alta no canal de dados (SDA) enquanto o clock (SCL) está em alta, assim como o último bit, e nos demais modos a transição de SDA é feita com o SCL em baixa. Para o master escrever, ele envia os dados e recebe um bit do escravo certificando a comunicação. Cada leitura também é respondida com um bit certificador.
Como em quase todos os casos existem bibliotecas para interagir com os dispositivos I²C, o hobista mal se dá ao trabalho de fazer parsing na mensagem, mas isso dificulta o entendimento da comunicação com multiplos dispositivos conectados ao barramento, por isso decidi fazer esse artigo para mostrar alguns dos recursos do Raspberry para a manipulação de I²C, inclusive sua habilitação no sistema.
MPU6050
Esse acelerômetro com giroscópio é um sensor bastante conhecido e utilizado. Já escrevi um artigo sobre ele nesse link. No Arduino normalmente é utilizada a biblioteca Wire.h, mas conforme o datasheet do MPU6050, ambos os barramentos estão disponíveis; SPI e I²C. O I²C tem dois canais, sendo o slave (utilizando SDA e SCL) para receber comandos externos e o canal master (nos AUX_*) para fazer consulta a outro dispositivo I²C, como um magnetômetro.
No datasheet estão especificados os 2 endereços I²C, depois veremos um scan do barramento à procura de dispositivos.
PCF8574
Esse CI é um expansor de I/O I²C endereçável e de fácil manipulação. Basicamente ele tem 8bits de I/O, disponibilizando assim 8 portas de escrita/leitura e 1 pino para interrupções – ótimo para o caso de tratamento de eventos.
Uma característica interessante é que o I²C permite live connection, ou seja, novos dispositivos podem ser conectados e desconectados do barramento sem a necessidade de desligamento do Raspberry Pi. Como vou entrar em detalhes da configuração desse expansor em um próximo artigo onde interligarei 3 deles e mostrarei detalhes de configuração, decidi antecipar nesse artigo a configuração do RPi para suportar a utilização do barramento. Sigamos.
Configurar o I²C no Raspberry
Os passos são simples, porém diversos. Seguindo-os conforme descrito você deverá obter um suporte habilitado a contento.
1 – raspi-config
Como root (sudo su) execute o comando ‘raspi-config’ no seu Raspbian e no menu que se abre vá em ‘Advanced’ e habilite o suporte a I²C. Quando concluido, você poderá ser questionado sobre um reboot. Faça-o. Porém isso não foi o suficiente para mim e outros passos foram necessários.
2 – /etc/modules
Edite o arquivo /etc/modules e se não estiver lá, insira as duas linhas a seguir:
#i2c i2c-bcm2835 #disponibilizar o barramento em /dev i2c-dev
O segundo módulo é necessário porque ele oferece uma interface com o barramento I²C através de um arquivo descritor em /dev, normalmente sendo algo como i2c-N. Vou mostrar isso em detalhes no próximo artigo.
3 – Garanta que não haja barreiras pela frente
Edite o arquivo /etc/modprobe.d/raspi-
4 – Garanta que ambas as linhas estejam contidas no arquivo
Edite o arquivo /boot/config.txt e procure por estas linhas. Se não houver alguma, inclua:
dtparam=i2c_arm=on #apos i2c eh UM, nao L dtparam=i2c1=on
5 – reboot
E calma, não acabou.
6 – Instalar pacotes
sudo su apt-get install python-smbus i2c-tools
7 – Faça o teste
Se você já tiver algum dispositivo I²C conectado, já deverá estar apto a encontrá-lo. Se estiver utilizando o RPi 1, a porta será 0, senão, a porta será 1:
i2cdetect -y 1
Como eu estava com 2 dispositivos conectados no momento desse comando, o retorno foi esse:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f00: — — — — — — — — — — — — —10: — — — — — — — — — — — — — — — —20: 20 — — — 24 — — — — — — — — — — —30: — — — — — — — — — — — — — — — —40: — — — — — — — — — — — — — — — —50: — — — — — — — — — — — — — — — —60: — — — — — — — — — — — — — — — —70: — — — — — — — —
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Próximo post a caminho!
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