Použití I2C sběrnice (detailní postup) + hodiny reálného času pro RPi

RPi nemá hodiny reálného času. Bez připojení na internet tedy neví, kolik je hodin. Pokud používáte Debian squeeze, po startu budete mít nastaveny hodiny na čas posledního shutdownu; ve Fedoře jsem viděl i 1.1.1970.

To je docela neštěstí, pokud chcete RPi použít jako datalogger, tj. zařízení, které někde bez připojení autonomně získává údaje a ty se pak dávkově předají například na výměnném médiu (nebo sice konektivitu má, ale jen občas).

Co s tím můžeme udělat? Připojit RTC – hodiny reálného času.

Hardware

Na svém oblíbeném e-shopu jsem našel tento levný modul RTC. Za méně než 6 USD, s dopravou zdarma, obsahuje standardní čip PCF8563, potřebnou bižuterii (krystal atd), držák na baterii a zálohovací baterku. A je kompatibilní s 3.3V rozhraním RPi.

Jeho připojení je jednoduché – má rozhraní I2C. Takže připojit na I2C data a hodiny (SDA, SCL), GND na zem a VCC na napájení 3.3V.

SPI, I2C – co to je?

Aha, teď jsem použil nějaká sprostá slova. Na expanzní konektor RPi jsou vyvedeny dvě sériové sběrnice – SPI a I2C.

SPI je relativně hloupá sběrnice. Má hodiny (RPi udává takt), data směrem ven, data směrem dovnitř. A pak pro každé připojené zařízení musíte mít jeden volný GPIO pin, kterým mu řeknete „teď si povídám s tebou“. Není stanoven přesný protokol, co po sběrnici běhá – je to vždy specifické podle zařízení. Více info: wiki, root.

I2C je výrazně chytřejší. Používá jen dva dráty: hodiny SCL (RPi udává takt) a obousměrná data SDA, na kterých se všechny připojené zařízení střídají. Ke sběrnici může být připojeno až 127 zařízení. Je přesně definovaný protokol, kterým RPi řekne např. „teď chci zapsat hodnotu 27 do registru 66 na zařízení 34“ nebo „zařízení 52, řekni mi stav svého registru 22“. Více info: wiki, root.

Kouzlo I2C je v tom, že jí linux zná. Tedy můžeme ušetřit spoustu času a nemusíme programovat posílání jedniček a nul přes jednotlivé dráty.

Software

Debian squeeze ve verzi 2012-04-19 nemá (ani po posledních updatech v červnu 2012) podporu pro I2C. Ale tenhle borec jí tam dodělal.

Postup pro rozchození I2C:

1) Nainstalujte si a spusťte rpi-update, abyste měli nejnovější firmware a kernel (u mne 3.2.18). Nastavte memory split na 192 MB.

2) Stáhněte si opatchované jádro (linux-image-3.2.18-rpi1+_5_armel.deb) z odkazu.

POZOR! Vždy kontrolujte verzi svého kernelu a na home stránce si najděte odpovídající patchovaný kernel! Pokud pomícháte kernel s nevhodnou verzí firmware, nebude to fungovat.

3) Stažený soubor rozbalte:

dpkg -i linux-image-3.2.18-rpi1+_5_armel.deb

což vytvoří /boot/vmlinuz-3.2.18-rpi1+

4) Překopírujte /boot/vmlinuz-3.2.18-rpi1+ do /boot/kernel.img a restartujte systém.

Po nabootování se nic špatného nestalo, je tedy načase začít zkoušet I2C:

5) Otevřeme si terminál a přepneme se pod roota, protože většina dalších akcí chce root privilegia:

sudo bash

6) Vyzkoušíme načíst ovladač pro I2C:

modprobe i2c-dev

Pokud je vše v pořádku, vzniknou dvě nová zařízení:   /dev/i2c-0  /dev/i2c-1 . Bus 0 je vyveden na expanzní konektor, bus 1 končí na konektoru pro kamery, tedy je pro nás zatím nedostupný.

7) Pro práci s I2C si nainstalujeme patřičné nástroje:

apt-get install i2c-tools

8) A vyzkoušíme, jestli se něco děje:

i2cdetect 0

WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse!

I will probe file /dev/i2c-0.

I will probe address range 0x03-0x77.

Continue? [Y/n] 

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f

00:          — — — — — — — — — — — — —

10: — — — — — — — — — — — — — — — —

20: — — — — — — — — — — — — — — — —

30: — — — — — — — — — — — — — — — —

40: — — — — — — — — — — — — — — — —

50: — 51 — — — — — — — — — — — — — —

60: — — — — — — — — — — — — — — — —

70: — — — — — — — —

pi@raspberrypi:~$

Hele, je tam! Na adrese 51 si s námi něco povídá! Takže I2C sběrnice funguje.

Takže teď stačí vzít datasheet k PCF8563, naprogramovat komunikaci a nastavit podle něj hodiny, ne? Ehm … neudělal to už někdo? Kouknu do Googlu … a zjistím, že hotovo je dokonce víc, než jsem si myslel – linux má přímou podporu pro tento RTC čip na I2C busu.

9) Vysvětlíme kernelu, že máme na I2C busu 0 zařízení 51 a to zařízení je PCF8563:

echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-0/new_device

a to je všechno. Odteď je to standardní RTC zdroj, který linux umí!

10) Zkusíme z něj načíst uložený čas:

hwclock -r

Wed 06 Jun 2012 18:08:46 BST  -0.057931 seconds

Hotovo.

 

Test řešení

Někdy kolem 18:07 reálného času jsem zařízení zapnul.

pi@raspberrypi:~$ sudo bash

root@raspberrypi:/home/pi# date

Wed Jun  6 17:52:28 BST 2012

Čas není dobře – je to čas posledního shutdownu, předpokládám.

root@raspberrypi:/home/pi# modprobe i2c-dev

root@raspberrypi:/home/pi# echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-0/new_device

root@raspberrypi:/home/pi# hwclock -r

Wed 06 Jun 2012 18:08:46 BST  -0.057931 seconds

Čas v RTC je správně.

root@raspberrypi:/home/pi# date

Wed Jun  6 17:53:33 BST 2012

Ale čas systému je stále špatně. Tak mu řekneme, ať se nastaví podle RTC:

root@raspberrypi:/home/pi# hwclock -s

root@raspberrypi:/home/pi# date

Wed Jun  6 18:09:24 BST 2012

A vše je OK.

12 thoughts on “Použití I2C sběrnice (detailní postup) + hodiny reálného času pro RPi

  1. Ahoj, dik za clanek, modul rtc jsem si jiz objednal a budu zkouset, jen by me zajimalo jestli cas z hw chipu je nutno po kazdem restartu presouvat do systemoveho casu rucne, nebo se to da nastavit napr pri bootovani

    Dik

  2. Nezkoušel jsem to, ale nepochybně jde udělat shellový skript, který po spuštění počítače udělá vše potřebné (natažení I2C ovladače, nastavení čipu pro hwclock).
    Googluj. Až takový unix guru nejsem, abych to napsal z hlavy.

  3. V adresáři /etc je soubor modules a tam je možné přidávat moduly, které se mají automaticky natahovat po startu, takže pak není nutné pokaždé spouštět modprobe

  4. HURÁ…
    … po mnoha hodinách různých pokusů a hledání na internetu se mi konečně povedlo tuhle skvělou funkci zprovoznit.

    Popíšu problémy, se kterými jsem se setkal:
    Asi proto, protože používám systém Raspbian a ne Squeeze, skončil jsem při následování tohoto článku stylem „krok za krokem“ hned u aktualizace firmwéru.
    Při pokusu o aktualizaci mi RasPi hlásilo, že nemám správnou architekturu:
    „package architecture (armel) does not match system (armhf)“.

    Tak jsem hledal až jsem našel, že pro zprovoznění I2C na Raspbianu stačí zakomentovat dvě řádky v souboru:
    /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

    # blacklist spi-bcm2708
    # blacklist i2c-bcm2708

    Pak jsem se opět vrátil k tomuto článku, a pokračoval jsem bez problémů přes body 5), 6), 7), 8)
    I v bodě 8) jsem dostal stejný výsledek jako je v článku (na adrese 51 to „něco povídalo“).

    Přes bod 9) jsem se ale už nedostal:
    „bash: echo: write error: Invalid argument“

    Nefunkčnost bodu 10) už mě ani nepřekvapila:
    „hwclock: Cannot access the Hardware Clock via any known method.“

    Tak jsem začal hledat znova až jsem se dostal tady na tu stránku:
    http://www.raspberrypi.org/phpBB3/viewtopic.php?t=13710&p=142972

    Následování jejich postupu už vedlo ke zprovoznění hodin.

    Odkazují se tam ještě na další web, na kterém je nějaký céčkovský kód (ten jsem ještě nezkoumal – jen jsem ho „sprostě“ okopíroval):
    http://www.susa.net/wordpress/2012/06/raspberry-pi-pcf8563-real-time-clock-rtc/
    Po jeho kompilaci a spuštění s příslušným parametrem už to fungovalo.

  5. Dobry den,
    mam RPI rev 2 a rad bych rozchodil RTC.
    i2cdetect 1 detekuje PCF8563 na x51
    Problem mam v kroku 9):
    echo pcf8563 0×51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
    vystup:
    pi@raspberrypi ~ $ echo pcf8563 0×51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
    -bash: /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device: Permission denied
    pi@raspberrypi ~ $ sudo echo pcf8563 0×51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
    -bash: /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device: Permission denied
    pi@raspberrypi ~ $

    pi@raspberrypi ~ $ ls -l /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
    –w——- 1 root root 4096 Feb 18 02:21 /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device

    info:
    pi@raspberrypi ~ $ cat /proc/cpuinfo
    Processor : ARMv6-compatible processor rev 7 (v6l)
    BogoMIPS : 464.48
    Features : swp half thumb fastmult vfp edsp java tls
    CPU implementer : 0x41
    CPU architecture: 7
    CPU variant : 0x0
    CPU part : 0xb76
    CPU revision : 7

    Hardware : BCM2708
    Revision : 000f

    Muzu Vas poprosit o radu co dal?
    Dekuji

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.