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rk3288 使用i2ctools调试pca9685

java 2025/7/3 19:55:25

一、PCA9695的I2C地址

在这里插入图片描述

二、PCA9685的寄存器学习

寄存器表

寄存器模式：MODE1、MODE2
脉宽（占空比）设置寄存器：LED0_ON_L、LED0_ON_H、LED0_OFF_L、LED0_OFF_L
周期（频率）设置寄存器：PRE_SCALE

1.1 Mode1寄存器

Mode1寄存器
bit7：0重启关闭，1重启开启
bit6：外部时钟设置引脚，设置时序：1.设置MODE1为SLEEP模式，会关闭内部晶振。2.同时设置MODE1的SLEEP和EXTCLK为1。只能被断电或者软件复位清零。
bit5：地址自动增加是能
bit4：设置为1时为sleep模式，设置为0时是正常模式
bit3：不管
bit2：不管
bit1：不管
bit0：不管

1.1.1 Mode1的Restart mode

如果想要在使用PWM时进入slepp模式（设置Mode1 bit4），那么当pwm周期结束时会将MODE1 bit7设置为1。

简单的通过i2c总线，重启所有之前活动的PWM通道可以使用下面的步骤：

读取MODE1寄存器
确认bit7是高电平，如果是，就把bit4清零（在睡眠模式），然后等待晶振稳定（500us）
写1到Mode1的bit7，所有的PWM通道将会被重启，RESTART位会被清除。
注意sleep位清零必须保持500us，在写RESATRT位前

其他行为会清除RESART位：

断电
I2C软件复位命令
如果MODE2 OCH位为0，写任何PWM寄存器会引起I2C-bus停止
如果MODE2 OCH位为1，写所有四个PWM寄存器在任何PWM通道。

1.2 Mode2寄存器

MODE2寄存器表
bit7~bit5：保留
bit4：输出逻辑反向
bit3：0输出修改在STOP命令，1输出修改在ACK
bit2：0开漏配置，1推挽
bit1~bit0：看不懂

1.3 LED输出和PWM控制

对LEDn_ON和LEDn_OFF寄存器可以独立控制PWM。
每个LED输出，有连个12bit寄存器，这些寄存器都是从0~4096。一个控制On的时间，一个控制OFF的时间。
有个Counter寄存器，回去对比On和Off的值，从而做出对应的输出。
这样就可以控制pwm的高低电平了，每个相位就是1/4096。

设置的例子：
例子图片
一个周期总共是4095，所以LED0On的位置在409，409=199h，所以LED0_ON_H = 1h LED0_ON_L=99h。
然后led off低电平的位置在1228，1228=4cch，所以LED0_OFF_H = 4h LED0_OFF_L = cch。

1.3 PWM frequecy PRE_SCALE

PRE_SCALE寄存器强制的硬件最小值是3，PRE_SCALE决定了输出的调制频率公式如下。
在这里插入图片描述
如果osc_clock是25MHz，输出的频率是200Hz那么就是：

如果PRE_SCALE是0x03h，那么最大频率是1526Hz
如果PRE_SCALE是0ffh，那么最大频率是24Hz
只有当MODE1 的sleep为设置为1时，PRE_SCALE才能被设置。

三、PCA9685的操作逻辑梳理

Example1

例子1：假设LED0输出，并且格式是((delay time)+(PWM duty cycle) <= 100%)
延迟时间(delay time) 是10%个周期，PWM工作周期是20%个周期（高电平20%，低电平80%）
一个周期分为4096（0xFFFh）个单位，延迟时间(delay time): = 10% = 4096 * 10% = 409.6 = 401 = 0x19Ah
所以在寄存器LED0_ON_H=1H，LED0_ON_l =0x99H（因为计数是从0开始的，0x19Ah - 1 = 0x199h）
LED高电平的时间是20% = 4096*20%=819.2 = 819
LED低电平的时间的位置 是0x4CCh（410+819 - 1 = 1228）
所以LED0_OFF_H = 4h LED0_OFF_l = CCh

四、PCA9685的i2c-tools使用

参考资料：https://www.adafruit.com/product/815

4.1 参考例程

void Adafruit_PWMServoDriver::begin(void) {WIRE.begin();reset();
}void Adafruit_PWMServoDriver::reset(void) {write8(PCA9685_MODE1, 0x0);
}void Adafruit_PWMServoDriver::setPWMFreq(float freq) {//Serial.print("Attempting to set freq ");//Serial.println(freq);freq *= 0.9;  // Correct for overshoot in the frequency setting (see issue #11).float prescaleval = 25000000;prescaleval /= 4096;prescaleval /= freq;prescaleval -= 1;if (ENABLE_DEBUG_OUTPUT) {Serial.print("Estimated pre-scale: "); Serial.println(prescaleval);}uint8_t prescale = floor(prescaleval + 0.5);if (ENABLE_DEBUG_OUTPUT) {Serial.print("Final pre-scale: "); Serial.println(prescale);}uint8_t oldmode = read8(PCA9685_MODE1);uint8_t newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; // sleepwrite8(PCA9685_MODE1, newmode); // go to sleepwrite8(PCA9685_PRESCALE, prescale); // set the prescalerwrite8(PCA9685_MODE1, oldmode);delay(5);write8(PCA9685_MODE1, oldmode | 0xa1);  //  This sets the MODE1 register to turn on auto increment.// This is why the beginTransmission below was not working.//  Serial.print("Mode now 0x"); Serial.println(read8(PCA9685_MODE1), HEX);
}void Adafruit_PWMServoDriver::setPWM(uint8_t num, uint16_t on, uint16_t off) {//Serial.print("Setting PWM "); Serial.print(num); Serial.print(": "); Serial.print(on); Serial.print("->"); Serial.println(off);WIRE.beginTransmission(_i2caddr);WIRE.write(LED0_ON_L+4*num);WIRE.write(on);WIRE.write(on>>8);WIRE.write(off);WIRE.write(off>>8);WIRE.endTransmission();
}

4.2 使用i2c-tools调试PCA9685

# reset
i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0x00 0x0 b
# setPWMFreq
i2cget -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0x00 b
#get oldmode
i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0x00 ((oldmode&0x7f)|
0x10) b
# freq 
# freq *= 0.9 // prescaleval = 25000000/4096/freq; prescaleval -=1;
# uint8_t prescale = floor(prescaleval + 0.5);
i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0xFE prescale b
i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0x00 oldmode b
i2cset -f -y I2CBUS CHIP-ADDRESS 0x00 (oldmode|0xa1) b# setPWM(num on, off)
i2cset -f I2CBUS CHIP-ADDRESS LED0_ON_L+4*num on w
i2cset -f I2CBUS CHIP-ADDRESS LED0_ON_L+4*num off w

4.3 调试结果

[root@firefly-rk3288:~]# i2cdetect -y -a 40  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00: 00 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: 70 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
[root@firefly-rk3288:~]# i2cget -f -y 4 0x40 0x00 b
0x11
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x00 0x0 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cget -f -y 4 0x40 0x00 b
0x00
#所以oldmode是0x00，((oldmode&0x7f)|0x10) --> 0x10
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x00 0x10 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cget -f -y 4 0x40 0x00 b
0x10
# 简单一点prescale直接pdf上的值 0x30
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0xfe 0x30 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x00 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x00 0xa1 b
# setPWM(num on, off), num=0, on=0xff off=0x00
# 全高的话on=0x0000 off=0x0fff
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x06 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x07 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x08 0xff b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x09 0x0f b
# 结果是输出了1v[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x06 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x07 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x08 0x00 b
[root@firefly-rk3288:~]# i2cset -f -y 4 0x40 0x09 0x00 b
# 结果是输出了0v