Dans la suite de l’article je présente l’activation puis l’utilisation du bus I2C sur la carte RaspberryPI (ou tout autre carte qui supporte un bus I2C : Olimex A13 ou iMX233, Beagle/PandaBoard de TI, TQ6410, etc…). L’interrogation des esclaves connectés au bus I2C peut se faire sans aucune programmation ! Cela permet de valider rapidement l’écriture ou la lecture des registres d’un esclave I2C. On peut alors passer à la programmation en C/C++ avec des valeurs validées.

Ressources internet

Une fois n’est pas coutume, je commence par les ressources Internet :

• L’article Wikipédia sur l’I2C : article wikipédia
• Le site de LadyADA : Adafruit Learning System
• Le site eLinux (partie sur l’I2C) : eLinux
• les pages de manuel de l’I2C : i2cdetect, i2cset, i2cget

Brochage du connecteur

Vous trouverez sur Internet de nombreux exemples du brochage du connecteur du RaspberryPI. J’en ai choisi deux parmi d’autres:

Les broches qui nous intéressent ici (pour la V2 revB) :

• GPIO0 (SDA) : broche 3 du connecteur,
• GPIO1 (SCL) : broche 5 du connecteur,
• la masse (GROUND) : broche 6 du connecteur,
• l’alimentation (on prendra des esclaves I2C qui fonctionnent en 3,3V) : broche 1 du connecteur

Utilisation de l’I2C sur le RaspberryPI

Activation de l’I2C

Il faut tout d’abord être « root » pour réaliser les commandes suivantes : sudo su. Il faut éditer le fichier « /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf » avec l’éditeur nano puis commenter (mettre le caractère #) la ligne « blacklist i2c-bcm2708 ».
Puis rajouter la ligne « i2c-dev » dans le fichier « /etc/modules ». Redémarrez le RaspberryPI avec la commande « reboot ».
Pour vérifier que le pilote de l’I2C est bien chargé, tapez ces deux commandes:

• dmesg | grep i2c : permet de visualiser les messages du noyau se rapportant au bus i2c,
• ls /dev/i2c* : cette commande permet de savoir si le bus i2c est bien accessible depuis « l’espace utilisateur » donc depuis vos programmes.

Voici le résultat de ces deux commandes :

On remarque qu’il y a deux bus i2c reconnus sur la carte. La vitesse de ces bus est ici de 100kHz (mode basse vitesse du bus i2c). Ces deux bus sont accessibles par i2c-0 et i2c-1. En fait un seul bus est disponible sur le connecteur.

Installation des outils I2C

Pour tester si le bus I2C est fonctionnel on connecte une platine avec deux circuits :

• un capteur de température DS1631,
• une horloge temps réel DS3231.

Schéma électrique de la platine  et typon (échelle 2) :

Il faut ensuite installer les outils nécessaires pour dialoguer sur le bus i2c sans programmer. En tant qu’utilisateur root, tapez la commande suivante:

L’utilitaire i2cdetect permet de parcourir le bus i2c pour détecter des esclaves reliés à ce bus. Les commandes suivantes permettent de parcourir le bus i2c-0 : raspberry V2revA ou le bus i2c-1 : raspberry V2revB.

On remarque que sur le bus i2c-1 il y a deux esclaves i2c :

• adresse 0x48 : capteur DS1631 dont les lignes d’adresses A2, A1 et A0 sont reliées à la masse. L’adresse de ce composant est donné dans la documentation : 0b1001A2A1A0 donc 0b1001000 donc en hexadécimal 0x48.
• adresse 0x68 : horloge RTC. Dans la documentation on trouve l’adresse suivante : 0b1101000 soit 0x68.

Le résultat du parcours du bus est donc concluant.

Utilitaires d’interrogation du bus i2c

Nous allons commencer à interroger le capteur de température de l’horloge temps réel. Le résultat de la conversion de température est accessible à l’adresse 0x11 sur deux octets (voir extrait de la documentation ci-dessous ) :

Vous disposez de deux utilitaires pour cela : i2cset et i2cget. Ci-dessous vous trouverez ce que renvoie ces commandes lorsqu’on les lance sans paramètres :

En gros on remarque qu’il faut spécifier :

• le numéro du bus i2c,
• l’adresse de l’esclave,
• la ou les registres à écrire/lire.

Dans l’exemple qui suit, on lit la température fourni par l’horloge temps réél : adresse 0x68, registres 0x11 et lecture d’un mot (2 octets) :

On obtient la valeur hexadécimal 0x4013. La valeur 0x13 correspond au contenu du registre 0x11 (partie entière de la température). La valeur 0x40 correspond à la valeur du registre 0x12 (partie fractionnaire de la température) dont seul les bits B7 B6 nous intéresse. On obtient donc la température suivante : 0x13 = 19 et 0x40 => B7=0 et B6=1. B7 représente 2^-1=0,5°C et B6 représente 2^-2=0,25°C. La température finale est donc de 19,25°C.

Pour initialiser correctement la RTC, il faut écrire la valeur 0x04 dans le registre 0x0E (registre de « control ») et 0x08 dans le registre 0x0F (registre de « status »). Pour la signification de ces valeurs reportez-vous à la documentation officielle. Cela se traduit par les commandes suivantes :

Vous pouvez maintenant lire les secondes, minutes, heures, jour du mois, mois et année. Exemple avec la lecture des secondes et de l’année :

On obtient donc pour les secondes : 0x41 => 4 x 10s + 1 x 1s = 41s. Pour les années 0 ! La RTC n’est donc pas réglé. Je vous invite à chercher par vous même les commandes pour mettre à l’heure votre horloge RTC.

Bonus : installer une RTC sur le Raspberry

Par défaut, le raspberryPi n’a pas d’horloge RTC. Il récupère la date et l’heure au démarrage à condition d’avoir une connexion Internet. Pour pallier ce défaut on peut connecter au bus i2c une horloge.
Vous trouverez ci-dessous les pilotes gérés par le noyau Linux de la raspberry:

Une des plus répandues de ces horloges est certainement la DS1307. Cependant la DS3231 est compatible au niveau des registres de date et d »heure d’une DS1307, elle est plus chère mais aussi beaucoup plus précise. Les commandes suivantes permettent de régler la RTC à partir de l’heure récupérer sur Internet.

Si l’on détaille les lignes précédentes:

1. déclaration d’un nouvel esclave sur le bus i2c : son type (ds1307) et son adresse (0x68),
2. lecture de la date dans la RTC : ici la RTC n’est pas à l’heure,
3. vérification de l’heure système avec la commande date,
4. transfert de l’heure système dans la RTC : paramètre -w de la commande hwclock,
5. vérification de l’heure de la RTC.

Pour que l’heure de la RTC soit appliquée au système au démarrage, il faut rajouter les lignes suivantes à la fin du fichier « /etc/rc.local » avant la ligne « exit 0 » :

1. « echo ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device »,
2. « sudo hwclock -s ».