温湿度传感器驱动开发—【万物智能之开源鸿蒙OpenHarmony系统实战开发系列教程】
血氧的读法见过了。今天是温湿度：要先触发转换再读。有的料在总线上根本不应答，那是硬件边界。 同一条 `i2c1` 上，环境光 0x10 能出数，红外测温 0x5a 能出数，血氧 0x57 轮询 FIFO 也能出数。轮到 **HDC1080，地址 0x40**，很多人会在这里浪费两天。 症状很统一：设备树写了节点，`/sys/bus/i2c/devices/1-0040` 在，`driver` 软链指着 `hdc100x`，IIO 也枚举出来了。一读温度，`ENXIO`。dmesg 里有一句冷冰冰的： ```bash hdc100x 1-0040: cannot set seq config ``` 这句话的意思不是「序列模式配错了再改一版驱动就好」。意思是：**驱动往 0x40 写配置寄存器，芯片连 ACK 都没有。** 总线在，地址在设备树里，硅片没说话。 这章把协议讲死，把「组合读会重触发」这个坑讲死，再把「部分板子 0x40 完全 NACK」定性成硬件。软件层不要空转。同类芯片可以看 **AHT20，地址 0x38**——很多底板把温湿度备在这颗上，DTS 里常常 `disabled`，因为 HDF 传感器模型想独占。 ---   ## 1\. 先把一次失败走完，免得你重复交学费 工程上真实发生过的顺序，我按时间摊开。你对照自己的日志，卡在哪一步就从哪一步跳出来。 **第一天，按 IIO 习惯找名字。** ```bash hdc shell for d in /sys/bus/iio/devices/iio:device*; do echo -n "$d " cat $d/name done ``` 环境光叫 `veml6040`，红外叫 `mlx90614`，温湿度呢？没有 `hdc1080` 这几个字母。有人以为驱动没编进来，打开 `menuconfig`，打开 `CONFIG_HDC100X`，重编内核，刷 `boot_linux`。半小时后名字还是没有 `hdc1080`。 因为它就叫 **`1-0040`**：i2c 总线号 + 7 位地址。`hdc100x.c` 把 `indio_dev->name` 设成了 client 的名字，不是芯片型号字符串。`findIio("hdc1080")` 永远空，`findIio("0040")` 才能撞上。 **第二天，找到了 `1-0040`，读 `in_temp_raw` 恒 ENXIO。** 去看驱动。probe 里写序列模式配置，**返回值没查**。写失败照样 `iio_device_register`。于是 sysfs 里设备「在」，第一次真正读才暴露 NACK。dmesg 翻到： ```bash hdc100x 1-0040: cannot set seq config ``` 有人开始改驱动：序列模式 ACQ\_MODE 翻来覆去、`msleep(20)` 加长、每次读前重写 config。两次内核重建，现象不变。 **第三天，放弃 IIO，用户态 `/dev/i2c-1` 按手册裸跑。** 写 config 到 0x02，ioctl 返回 -1。和内核走的是同一条电气通路。0x10、0x57、0x5a 在同一根 SDA/SCL 上 ACK 正常。结论到这里才能下：**0x40 这颗在这颗模块上电气不应答。** 量芯片 VDD 脚（不是连接器上的 3.3 V 总线上），看独立 LDO 有没有出来。虚焊、LDO 没焊、芯片本身死，都不是 C 能救的。 如果你的板子写 config 是成功的，后面的协议章节对你有用。如果是 NACK，读到第 8 节「定性硬件」就可以停，去 AHT20。 --- ## 2\. 通信怎么走 HDC1080 是 I2C，但转换时序像「启动一次 ADC，过一会儿来取结果」。 寄存器（16 位宽，高字节先）： | 指针 | 含义 | | --- | --- | | 0x00 | 温度。写这个指针 = 触发转换 | | 0x01 | 湿度。单独测湿时写它 | | 0x02 | 配置。bit12 是序列模式 ACQ\_MODE：1 表示一次触发温+湿 | 序列模式（本章用的）时序： ```bash 主机 HDC1080 | | |--S 0x40+W 0x02 0x10 0x00 P--> 写 config = 0x1000 | | |--S 0x40+W 0x00 P------> 只写指针，不带数据，开始转 | | 内部 ADC，约 15 ms 温 + 湿 | (等 20 ms) | |--S 0x40+R 4 bytes P--> 裸读：T_H T_L H_H H_L ``` 换算： ```bash T = rawT / 65536 * 165 - 40 单位 ℃ H = rawH / 65536 * 100 单位 %RH ``` `rawT`、`rawH` 都是大端 16 位。 **禁止组合读。** 组合读是： ```bash S 0x40+W 0x00 Sr 0x40+R 4bytes P ``` 对很多 EEPROM 风格的芯片这叫「设地址再读」。对 HDC1080，写 0x00 **本身就是触发**。你组合读的时候又写了一次 0x00，芯片刚转完（或者还在转）被重新砸进转换，读的那一拍总线上空的，NACK 或者读到 0。手册要求触发之后只发读，不再发寄存器地址。第 33 章的 `i2cRdPlain` 就是为它准备的。 单独测温度也可以：config 不打开序列位，写指针 0x00，等 7～15 ms，裸读 2 字节。本章用序列模式一次拿温湿，少一次总线事务。 --- ## 3\. 设备树和内核驱动 ```bash device/board/rk/rk3568_evb/kernel/rk3568-evb-linux.dts kernel/linux/linux-5.10/drivers/iio/humidity/hdc100x.c ``` ```bash &i2c1 { status = "okay"; clock-frequency = ; /* 400 kHz 上这颗也不稳 */ hdc1080: hdc1080@40 { compatible = "ti,hdc1080"; reg = ; status = "okay"; }; /* 同类：AHT20 / DHT20，地址 0x38。 * 若 HDF 传感器模型要独占，内核节点保持 disabled。 */ aht20: aht20@38 { compatible = "aosong,aht20"; reg = ; status = "disabled"; }; }; ``` `compatible` 用 `ti,hdc1080` 或 `ti,hdc100x`，驱动同一份。`CONFIG_HDC100X=y` 三处同步。 打开驱动看 probe，你要自己确认那句「写 config 失败仍然注册」： ```bash /* hdc100x.c 里大意如此，行号随版本浮动 */ if (hdc100x_update_config(data) dev, "cannot set seq config"); /* 注意：这里常常没有 return 那个错误，后面照样 iio_device_register */ ``` 所以验收 **不要** 以「有没有 IIO 设备」为准，以「写 0x02 成不成功」为准。 i2c1 上 0x40 还有别的居民：RK8600 一类 CPU 供电芯片在 **i2c0** 上也是 0x40，那是另一条总线，别看花眼。`i2cdetect -y -r 1` 看到的 40 才是这颗温湿度。 --- ## 4\. 完整 C：照手册跑，写 config 失败立刻退出 存成 `hdc1080_tool.c`。 ```bash #include #include #include #include #include #include #include #ifndef I2C_RDWR #define I2C_RDWR 0x0707 #endif #ifndef I2C_M_RD #define I2C_M_RD 0x0001 #endif struct i2c_msg { uint16_t addr; uint16_t flags; uint16_t len; uint8_t *buf; }; struct i2c_rdwr_ioctl_data { struct i2c_msg *msgs; uint32_t nmsgs; }; #define ADDR 0x40 #define REG_TEMP 0x00 #define REG_CONF 0x02 static int i2cWr(int fd, uint8_t addr, uint8_t reg, const uint8_t *data, int len) { uint8_t b[24]; int i; b[0] = reg; for (i = 0; i 温度 = %.1f C 湿度 = %.0f %%RH\n", tr, hr, *t, *h); if (tr == 0 && hr == 0) printf("注意: 全 0，像没转完或读错方式。确认没用组合读、等够 20 ms。\n"); return 0; } int main(int argc, char **argv) { const char *dev = "/dev/i2c-1"; int combined = 0; int loop = 0; int fd, i; double t = 0, h = 0; for (i = 1; i /sys/bus/i2c/drivers/hdc100x/unbind ``` **5.2 dmesg 一句定音。** ```bash dmesg | grep -i hdc ``` `cannot set seq config` 出现过，就不要再猜 IIO 通道名、scale、offset。那是写 0x02 失败。用户态工具会打出同一件事的人话。 **5.3 量电压。** 连接器上的 3.3 V 有电，不代表芯片 VDD 脚有电。这类模块经常给温湿度单独一颗 LDO。表笔要挨着芯片电源脚。0 V：跟 LDO、虚焊。3.3 V 仍 NACK：芯片死或地址脚被焊成别的值（HDC1080 地址是固定 0x40，没有地址脚可改，所以更像死芯片或 SDA 没接到这颗）。 **5.4 别在 400 kHz 上自欺。** i2c1 曾经 400 kHz，MLX90614 先罢工，HDC1080 也不稳。已经降到 100 kHz 仍然 NACK，就不是速率问题。不要把时钟来回改当进度。 **5.5 IIO 读法（仅活芯片、且你想走内核时）。** ```bash BASE=/sys/bus/iio/devices/iio:deviceN # name 含 0040 cat $BASE/name cat $BASE/in_temp_raw cat $BASE/in_temp_offset cat $BASE/in_temp_scale cat $BASE/in_humidityrelative_raw ``` `hdc100x` 的换算和用户态公式同类，但 offset/scale 拆法以 sysfs 为准。读 raw 得到 ENXIO，立刻回头跑用户态工具，不要在 sysfs 上循环。 **5.6 和 RK8600 搞混。** ```bash ls /sys/bus/i2c/devices/ # 0-0040 可能是 i2c0 上的供电芯片 # 1-0040 才是 i2c1 上的 HDC1080 ``` 对 0-0040 发温湿度协议，轻则 NACK，重则 CPU 供电被你写乱。工具写死 `/dev/i2c-1`。 --- ## 6\. ArkTS：一次读取，失败文案要诚实 `index.d.ts`： ```bash export const hdc1080Read: () => string; ``` 页面： ```bash import board from 'libboard.so'; @Entry @Component struct HdcPage { @State line: string = '点「读温湿度」。若写 config 被拒，是硬件，不要反复点。'; build() { Column() { Text('HDC1080 温湿度').fontSize(20).margin({ bottom: 8 }) Text('i2c1 地址 0x40。触发后裸读 4 字节，禁止组合读。') .fontSize(14).fontColor('#666').margin({ bottom: 12 }) Button('读温湿度').onClick(() => { this.line = board.hdc1080Read(); }) Text(this.line).fontSize(16).margin({ top: 16 }).fontColor('#1565C0') } .padding(16) .width('100%') .alignItems(HorizontalAlign.Start) } } ``` NAPI 把 `read_once` 包一层，成功返回 `"温度 = 26.3 °C 湿度 = 48 %"`，失败把 `ERR:HDC1080 写config被拒` 原样交上去。**不要** 在失败时返回 `"--"` 或上次的 26 ℃。界面上要让人看见「被拒」。 循环刷新的话间隔 1 秒够了。每次循环都要走完整触发+20 ms+裸读，不能假设芯片会自己更新一个保持寄存器。 --- ## 7\. 同类对照：AHT20 @ 0x38 HDC1080 这条线若定性硬件，温湿度演示还可以走 AHT20（有的料单写成 DHT20，同一颗核）。地址 **0x38**，也在 i2c1。 协议和 HDC 不同，不要复用 `i2cRdPlain` 那套指针： 1. 软复位、等 20 ms。 2. 发触发命令 `0xAC 0x33 0x00`。 3. 等 80 ms。 4. 读 6～7 字节，里面是状态 + 20 bit 湿 + 20 bit 温。 DTS 里那颗 `aht20@38` 默认 `disabled`，常见原因：HDF 传感器模型要在 HCS 里声明同一地址，两边一起 okay 会抢。你走用户态 i2c-dev 时，保持内核节点 disabled，HCS 里也别同时开。只留 i2c1 控制器本身。 `i2cdetect -y -r 1` 在 0x38 看到 ACK，再写 AHT20 的工具。没 ACK 就同样是硬件或没贴这颗。本章不把 AHT20 的完整 C 展开，避免两套时序缠在一起。你要写的时候，独立文件 `aht20_tool.c`，不要在 `hdc1080_tool.c` 里加 `if (chip==aht)`。 --- ## 8\. 定性硬件之后做什么 写进测试记录，一行就够： ```bash HDC1080 @ i2c1 0x40：写 config NACK。同总线 VEML6040/MAX30100/MLX90614 ACK。 dmesg: hdc100x 1-0040: cannot set seq config。用户态 I2C_RDWR 同样拒。 结论：硬件。不改驱动。备选 AHT20@0x38。 ``` 然后停。不要： - 再降 I2C 速率到 50 kHz、10 kHz「试试看」； - 把 `compatible` 改成 `hdc1008` 碰运气； - 在 ArkTS 里 catch 住错误显示 25 ℃ 25% 以免「页面难看」； - 为了过验收去模拟一组数。验收方拿同一套工具跑，假数撑不过现场。 活芯片的验收才是呼气湿度变。死芯片的验收是 **工具稳定打出 ERR**，记录里写硬件。两种都叫「这章做完了」。没做完的是：明明 NACK，还在改软件。 --- ## 9\. 坑 **IIO 名字。** `hdc1080` 搜不到。搜 `0040`。更好的办法是根本不靠 IIO。 **probe 成功幻觉。** 驱动作者省了一次 `return ret`。你要用写 config 的返回值当活口。 **组合读。** 第 33 章把 `i2cRdReg` 讲得太好，到这颗芯片要收起来。HDC 用 `i2cRdPlain`。MAX30100 用 `i2cRdReg`。PAJ7620 用 `i2cRdReg`。按芯片选，不要按喜好选。 **20 ms 不够就加到 30 ms，不要减到 5 ms。** 手册给的转换时间是上限附近。提前去读，NACK 或全 0。 **len=0 的写。** `i2cWr(..., NULL, 0)` 只发寄存器地址。有人改成发一个 0x00 数据字节，芯片理解成往温度寄存器写数据，行为未定义。 **和 CPU 供电 0x40 抢脑子。** 总线号必须是 1。 **HDF 同时开。** 若 HCS 里也声明了温湿度 I2C 从设备，用户态偶发 NACK。二选一。 **呼气验收对着模块外壳吹。** 要靠近传感窗口。隔着塑料壳，湿度变化慢，别一秒钟没变就判死。活芯片 `loop` 模式看趋势，10 秒窗口。 --- ## 10\. 验收 活芯片： 1. `hdc1080_tool` 打出室温附近的温度（15～35 ℃ 这个宽范围），不是 0，不是 -40。 2. `loop` 对着窗口呼气，湿度上升至少几个百分点，离开后回落。 3. `combined` 参数下失败或全 0，证明你真的理解了裸读。 4. 应用按钮读一次，文案带单位 ℃ 和 %。 死芯片： 1. 工具 ERR，dmesg 有 `cannot set seq config`（若内核驱动还绑着）。 2. `i2cdetect` 上 0x10/0x57/0x5a 仍在。 3. 记录表写「硬件」，备选 AHT20 的地址 0x38 是否 ACK 另测一行。 4. 应用显示 ERR 原文，不显示假温湿度。 --- ## 对照：AHT20 在 0x38，协议不是这一套 HDC1080 判死之后，同总线常备一颗 AHT20（也有人写作 DHT20，I2C 地址一样是 0x38）。它不是「换个地址的 HDC1080」。 AHT20 典型流程： 1. 软复位、等 20 ms 以上。 2. 写初始化命令。 3. 发触发测量，等 80 ms 量级。 4. 读 6 字节，里面塞了状态、湿度 20 位、温度 20 位。 把它套进本章的「写 0x02 = 0x1000，再裸读 4 字节」，会得到一堆无意义的数，或者 NACK。DTS 里 `aht20@38` 常常 `disabled`，是因为 HDF 传感器模型想独占这颗。内核 IIO 和 HDF 同时 bind，必有一方失败。 对照实验只做一件事： ```bash i2cdetect -y -r 1 # 看 38 这一格是 UU、38，还是 -- ``` `--`：这颗也不在，温湿度这条产品线要换模块或修硬件。 `38`：芯片 ACK，没有驱动占着，用户态可以按 AHT20 协议另写工具。 `UU`：已经有驱动或 HDF 占着，先查是谁，再决定还让不让用户态碰。 不要把 HDC1080 的公式用在 AHT20 的 20 位字段上。不要把 AHT20 的 6 字节当 HDC1080 的 4 字节。料号不同，时序不同。 0x40 完全 NACK、0x38 有 ACK：验收表写成「HDC1080 硬件不应答，温湿度改测 0x38」。这比再交两次内核、再猜一遍 IIO 名字要诚实。 --- ## 路径清单 | 路径 | 用途 | | --- | --- | | \`device/board/rk/rk3568\_evb/kernel/rk3568-evb-linux.dts\` | \`hdc1080@40\`、\`aht20@38\` | | \`kernel/linux/linux-5.10/drivers/iio/humidity/hdc100x.c\` | 内核驱动，注意写 config 失败路径 | | \`kernel/linux/linux-5.10/Documentation/devicetree/bindings/iio/humidity/hdc100x.txt\` | 绑定 | | defconfig \`CONFIG\_HDC100X=y\` | 三处同步 | | \`/dev/i2c-1\` | 用户态 | | \`/sys/bus/i2c/devices/1-0040/\` | 节点与 driver 软链 | | \`/sys/bus/iio/devices/iio:deviceN/name\` | 常为 \`1-0040\` | | \`hdc1080\_tool.c\`（本章） | 验收工具 | | \`libboard.so\` 的 \`hdc1080Read\` | 应用 | --- ## 万用表怎么量，才叫「定性硬件」 软件停手之后，还差一次电。连错测量点会得出假结论。 连接器上的 3.3 V 有电，只说明排针供电到了模块板。HDC1080 往往有自己的小 LDO，输出才进芯片 VDD。量连接器、芯片照样没电，dmesg 仍然 `cannot set seq config`。表笔要碰到 **芯片 VDD 脚对地**，不是排针丝印 3V3。 SDA、SCL 对地应能看到上拉带来的高电平（接近 3.3 V）。两根都接近 0：上拉没焊，或某颗从设备把总线卡死。这时 0x10/0x57/0x5a 也会一起消失，不是 HDC1080 单独的事。只有 0x40 NACK、邻机正常：总线健康，问题在这颗从设备的供电、虚焊、地址脚、死芯。 不要为了「再试一次软件」把 i2c1 改回 400 kHz。那会把已经能绑上的红外测温打掉，换来 HDC1080 依然 NACK。速率不是这颗的救命稻草。 记录表建议三行，以后的人就不必再编两次内核： ```bash i2c1 100 kHz 0x10 ACK / 0x57 ACK / 0x5a ACK / 0x40 NACK hdc100x: cannot set seq config 用户态写 0x02 同样失败 结论：硬件，改测 0x38 或换模块 ``` 工具同样 32 位 musl。多一个开关值得当面跑一次： ```bash hdc shell /data/local/tmp/hdc1080_tool # 成功：温度接近室温，对着芯片呼气，湿度往上跳 hdc shell /data/local/tmp/hdc1080_tool combined # 预期失败或全 0。这就是「禁止组合读」的现场，不是工具写错。 ``` 写 config 已经 ERR 的板子，`combined` 不必跑。再跑也是 NACK，只会让人以为还有软件空间。把 ERR 原文和 `i2cdetect` 那一行贴进记录表，这章对这颗硬件就算闭合。 ArkTS 调 `hdc1080Read`，返回值是带单位的字符串，或者 `ERR:` 开头。界面遇到 `ERR:` 原样显示，不要解析成 0 ℃ / 0 %——那会让下一个人以为芯片活着、房间真的在冰点。按钮就一个「读温湿度」，成功再加一个「连续读」看呼气。 NAPI 里写 config 失败立刻 return，不要兜底返回上次缓存。缓存会把硬件 NACK 伪装成「数值卡住」。 ```bash hdc shell "cat /proc/partitions" hdc shell "ls -l /dev/i2c-1 /dev/ttyS0" hdc shell "dmesg | grep -E 'i2c|mlx|hdc|uart0|vcc-camera' | tail -30" ``` 上面三条在换模块、改 dts、刷完分区之后各跑一次，比在应用里加 log 便宜。输出贴进记录，下一轮对照。 --- 系列第 37 篇 · 芯片：瑞芯微 RK3568 · OpenHarmony 4.1（API 11） · Linux 5.10
