MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Převodník USB na I²C USBI2C01A ======

[[cs:i2c|I²C]] je velmi rozšířená sběrnice vhodná pro připojování nejrůznějších čidel na krátké vzdálenosti. Avšak není obvyklé, aby byla vyvedena na běžných počítačích a dostupná tak k přímému použití. (([[http://www.paintyourdragon.com/?p=43|Kromě vyvedení DDC z volného portu pro display.]]))

Modul se proto snaží řešit tento problém použitím obvodu [[http://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/HID-USB-to-SMBus-Bridge.aspx|Silicon Labs CP2112]], který je přímým převodníkem mezi USB a SMBus resp. I2C.

===== Použití modulu =====

Modul se po připojení k USB chová, jako standardní HID zařízení. Toto chování má výhodu, že teoreticky nepotřebuje žádné speciální ovladače. A s modulem lze komunikovat přímo přes standardní USB HID rozhraní. Některé operační systémy však obsahují programové vybavení pro použití sběrnice I2C/SMBus. V takových případech je výhodné nahradit generický USB HID ovladač speciálním driverem, který tento modul zapojí do systémové sběrnice I2C.

==== HIDAPI ====

HIDAPI je platforma, přes kterou se dá k převodníku přistupovat z Linuxu, Windows nebo MAC OS na různých procesorových platformách. Podmínkou je, že na dané platformě je nainstalováno libusb-1.0.

=== Ubuntu 14.04 ===

Na počítač, ke kterému převodník připojíme, musíme nejdříve nainstalovat [[https://github.com/signal11/hidapi|hidapi]] a některé další balíky. Od Ubuntu 14.04 to jde jednoduše pomocí:

sudo apt-get install libudev-dev libusb-1.0-0-dev libhidapi-dev python-setuptools python-smbus cython

Dále pak potřebujeme pouze balík Pymlab, jak je zmíněno na stránce [[cs:i2c]].

sudo pip install pymlab
  
== Příklad blikání LEDkami na USBI2C01A pomocí Pythonu: ==

import hid
  import time
  
  try:
      print "Opening device"
      h = hid.device(0x10C4, 0xEA90)
  
      print "Manufacturer: %s" % h.get_manufacturer_string()
      print "Product: %s" % h.get_product_string()
      print "Serial No: %s" % h.get_serial_number_string()
  
      h.write([0x02, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00])    
      time.sleep(0.1)
      for k in range(10):
          h.write([0x04, 0xFF, 0xFF])
          time.sleep(0.1)
          h.write([0x04, 0x00, 0xFF])
          time.sleep(0.1)
  
      print "Closing device"
      h.close()
  
  except IOError, ex:
      print ex
  
  print "Done"

//Příklad je nutné spustit s oprávněním správce.//

== Nastavení přístupových práv k USB ==

Aby se skript nemusel spouštět s právy roota, je třeba vytvořit v adresáři **/etc/udev/rules.d** soubor SiliconLabs.rules s obsahem:

SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="10c4", MODE="0666"
  SUBSYSTEM=="usb_device", ATTRS{idVendor}=="10c4", MODE="0666"
  
==== Linux Kernel ====

Linux je případem operačního systému, kde existuje systémové řešení komunikace se sběrnicí I2C, takže je výhodné generický HID ovladač vyměnit za jiný. Zatím ale neexistuje vhodný ovladač integrovaný v jádře, ale vyvíjí se mimo něj. <wrap info> Podle současného vývoje by driver měl být stabilně integrován v jádře 3.15. </wrap> Je proto třeba jej doplnit zavedením softwarového modulu [[https://github.com/MLAB-project/hid-cp2112|hid-cp2112]].

To lze udělat buď kompilací nového modulu do aktuálního jádra které používáme, nebo kompilací celého kernelu s aplikovaným [[https://github.com/MLAB-project/hid-cp2112/blob/master/hid-cp2112.patch|patchem]] po kterém nový kernel bude ovladač rovnou obsahovat.

=== Kompilace samostatného modulu ===

<WRAP info round>
Tato metoda použití modulu zatím nefunguje úplně správně, použijte prosím metodu kompilace celého jádra.
</WRAP>

Nejdříve zkompilujeme modul hid-cp2112

git clone https://github.com/MLAB-project/hid-cp2112.git
  cd hid-cp2112
  make
 
Kdyby jsme se v této chvíli pokusili modul vložit do jádra pomocí //insmod//, tak se modul sice do jádra vloží. Ale nic se nestane, neboť k modulu USBI2C01A se mezitím přilepí generický driver usbhid. Následně musíme zjistit USB identifikaci zařízení na USB. To je možné například příkazem dmesg spuštěným po zapojení modulu USBI2C01A do USB.

[34842.853142] usb 3-4: new full-speed USB device number 3 using xhci_hcd
  [34842.870424] usb 3-4: New USB device found, idVendor=10c4, idProduct=ea90
  [34842.870427] usb 3-4: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
  [34842.870428] usb 3-4: Product: CP2112 HID USB-to-SMBus Bridge
  [34842.870429] usb 3-4: Manufacturer: Silicon Laboratories
  [34842.870430] usb 3-4: SerialNumber: 00338B73
  [34842.874171] hid-generic 0003:10C4:EA90.0003: hiddev0,hidraw1: USB HID v1.01 Device [Silicon Laboratories CP2112 HID USB-to-SMBus Bridge] on usb-0000:00:14.0-4/input0

Na poslední řádce vidíme, že přidělený identifikátor je v tomto případě **0003:10C4:EA90.0003**. Následně tuto identifikaci použijeme k "odpojení" generického ovladače od USBI2C01A:

sudo su
  echo -n "0003:10C4:EA90.0003" > /sys/bus/hid/drivers/hid-generic/unbind

A připojíme na něj náš nově přeložený ovladač:
  
  insmod ./hid-cp2112.ko
  echo -n "0003:10C4:EA90.0003" > /sys/bus/hid/drivers/cp2112/bind
  
Následně ověříme, že v systému vidíme novou sběrnici I²C.

i2cdetect -l
  i2c-0	i2c       	i915 gmbus ssc                  	I2C adapter
  i2c-1	i2c       	i915 gmbus vga                  	I2C adapter
  i2c-2	i2c       	i915 gmbus panel                	I2C adapter
  i2c-3	i2c       	i915 gmbus dpc                  	I2C adapter
  i2c-4	i2c       	i915 gmbus dpb                  	I2C adapter
  i2c-5	i2c       	i915 gmbus dpd                  	I2C adapter
  i2c-6	i2c       	DPDDC-C                         	I2C adapter
  i2c-7	i2c       	DPDDC-D                         	I2C adapter
  i2c-8	smbus     	CP2112 SMBus Bridge on hiddev0  	SMBus adapter

root@UST-vyvoj:/home/kaklik/git/hid-cp2112# i2cdetect -y -r 7
       0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
  00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  70: -- -- -- -- -- -- -- --                         
  root@UST-vyvoj:/home/kaklik/git/hid-cp2112#

=== Kompilace celého jádra v Ubuntu ===

V terminálu se přepneme do složky ve které chceme kernel zkompilovat. Následně stáhneme zdrojový balíček aktuálně běžícího kernelu:

apt-get source linux-image-$(uname -r)

Následně nainstalujeme nástroje potřebné pro kompilaci.

sudo apt-get install kernel-package libncurses5 libncurses5-dev
  sudo apt-get build-dep linux-image-$(uname -r)

V této fázi by již měl být k dispozici nový adresář obsahující zdrojové kódy jádra. V našem případě linux-3.11.0. Přepneme se do něj a vytvoříme konfiguraci jádra identickou s aktuálně běžícím jádrem.

cd linux-3.11.0 
  make oldconfig

Následně aplikujeme [[https://github.com/MLAB-project/hid-cp2112/blob/master/hid-cp2112.patch|patch]] který do kernelu přidá nový modul pro CP2112.

patch -Np1  --ignore-whitespace  < hid-cp2112.patch

Pravděpodobně se stane, že některé soubory nebude možné automaticky upravit. Proto je potřeba to udělat ručně 
Takto najdeme odmítnuté změny.

find . -name "*.rej"

A postupně je upravíme ručně. A násdne spustíme menuconfig ve kterém nový modul zapneme. Na cestě: //> Device Drivers > HID support > Special HID drivers;Silicon Labs CP2112 HID USB-to-SMBus Bridge support//

make menuconfig

Ukončíme menuconfig a zapneme kompilaci kernelu

sudo make-kpkg -j 8 --initrd --append-to-version=i2c-test kernel-image

Ta bude chvíli trvat a spotřebuje cca 10 GB místa pro vytvoření objektových souborů.. Po skončení operace by se v nadřazeném adresáři měl objevit .deb balíček, který můžeme naistalovat pomocí:

sudo dpkg -i  linux-image-3.11.10i2c-test_3.11.10i2c-test-10.00.Custom_amd64.deb
  sudo reboot

Pokud k převodníku máme připojené nějaké I²C zařízení, tak můžeme jednoduše otestovat komunikaci:

kaklik@popelnice:~$ sudo i2cdetect -y -r 8
       0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
  00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  50: -- -- -- -- -- 55 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  70: -- -- -- -- -- -- -- --                         
  kaklik@popelnice:~$

V tomto případě je k modulu USBI2C01A připojen modul [[cs:clkgen|CLKGEN01B]] s adresou 0x55.

==== Ukázky připojených I²C modulů ====

=== CLKGEN01B ===

{{:cs:modules:clkgen01b_connection_big.jpg?300|Ukázka použití modulu CLKGEN a USBI2C01A}}

=== MAG01A ===

{{ :cs:modules:usbi2c01a_mag01a_top_big.jpg?direct&300 |Modul USBI2C01A s připojeným magnetometrem MAG01A}}

===== Související stránky =====

* [[cs:i2c_avr_usb|I²C AVR USB]]
  * [[cs:i2c-pic-usb|I²C PIC USB]]
  * [[cs:i2c|Sběrnice I²C ve stavebnici MLAB]]

===== Reference =====

* [[http://www.acmesystems.it/i2c|I2C bus interface]]
  * [[http://wiki.erazor-zone.de/wiki:linux:python:smbus:doc|Python SMBus and I²C library]]
  * [[http://www.i2cdevlib.com/| I2C Device Library]]
  * [[http://askubuntu.com/questions/163298/whats-a-simple-way-to-recompile-the-kernel|Ubuntu stock kernel build]]
  * [[http://unix.stackexchange.com/questions/12005/how-to-use-linux-kernel-driver-bind-unbind-interface-for-usb-hid-devices|How to use Linux kernel driver bind/unbind interface for USB-HID devices]]

Vyplňte, prosím, všechna písmena v poli, abyste dokázali, že nejste robot. Q T Q J G Ponechte prosím toto pole prázdné:

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International