一.PCF8591介绍

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、 8-bitCMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。不在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

PCF8591引脚说明

AINO0-3是四个模拟输入，VSS为负电源，VDD为正电源，VREF为参考电压，EXT是内部/外部时钟的切换开关（为1时允许从OSC输入时钟信号），OSC是外部时钟信号的输入端，A0~A2为IIC相关的硬件地址，AGND为模拟地，SCL和SDA为IIC的信号线。

PCF8591设置地址

PCF8951的控制字节如下图所示：

第0、1位控制AD转换的信道，可以选择四个端口的作为模拟信号的输入端，00为信道0，01为信道1，10为信道2，11为信道3；
第3位是自动增量标志位，若置1，每次检测完一个信道后会自动检测下一个信道；
第4位恒为0；
第5、6位控制模拟输入的模式，不同模式有不同数量的信道，一般用单端输入(00)较多;
第7位控制模拟信号输出/输入，AD转换置0，DA转换置1(有资料写只有DA转换必须置1，AD转换置0，1均可)；
第8位恒为0

以上说明可以知道，想要读取AIN1通道的模拟量数值，需要给PCF8591发送地址0x01(0代表0000，设置为AD模式，0代表0001，读取第1通道数据)，想要输出AOUT通道的模拟量数值，需要给PCF8591发送地址0x40(4代表0100，设置为DA模式，0代表0000，输出第0通道数据)

二.PCF8591模块

功能描述:

主处理芯片为PCF8951
具备电源指示灯（对模块供电后指示灯会亮）
具备DA输出指示灯，当模块DA输出接口电压达到一定值会点亮板上DA输出指示灯，电压越大，指示灯亮度越明显
支持外部4路电压输入采集（电压输入范围0-5V）
集成光敏电阻，可通过AD采集环境光强精确数值
集成热敏电阻，可通过AD采集环境温度精确数值
集成1路0-5V电压输入采集（通过蓝白电位器调节输入电压）

主要性能指标:

采用单电源供电，工作电压范围2.5V-6V
模拟电压范围从VSS到VDD
内置跟踪保持电路
具备较低待机电流
通过12C总线串行输入/输出数据
采样率由12C总线速率决定
通过3个硬件地址引脚寻址
4个模拟口输入可编程为单端或差分
具备自动增量频道选择
AD采样部分采取8-bit逐次逼近A/D转换
具备1路DA数模转换实现模拟量的输出

三.PCF8591模块接口说明

三.PCF8591连接jetson nano

jetson的3和5引脚为I2C的SDA与SCL，分别连接PCF8591模块的SDA与SCL，然后PCF8591的VCC与GND连接jetson nano 的2引脚(VDC)和6引脚(GND)

四.jetson nano 获取PCF8591模块的输入输出

python版本代码

安装python库

sudo apt-get install python-smbus
sudo apt-get install python3-smbus

代码获取PCF8591的输入值以及设置输出值

#SMBus (System Management Bus,系统管理总线)
import smbus   #在程序中导入“smbus”模块
import time# 0 代表 /dev/i2c-0， 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的Jetson nano的那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1)  # 创建一个smbus实例#在nano上查询PCF8591的地址为0x48：“sudo i2cdetect -y 1”
def setup(Addr):global addressaddress = Addrdef read(chn): #channelif chn == 0:bus.write_byte(address,0x00)   #发送一个控制字节到设备if chn == 1:bus.write_byte(address,0x01)if chn == 2:bus.write_byte(address,0x02)if chn == 3:bus.write_byte(address,0x03)bus.read_byte(address)         # 从设备读取单个字节，而不指定设备寄存器。return bus.read_byte(address)  #返回某通道输入的模拟值A/D转换后的数字值def write(val):temp = val  # 将字符串值移动到temptemp = int(temp) # 将字符串改为整数类型#写入字节数据，将数字值转化成模拟值从AOUT输出bus.write_byte_data(address, 0x40, temp) if __name__ == "__main__":setup(0x48)  # 设置I2C的从设备地址#在jetson终端上使用命令“sudo i2cdetect -y 1”，查询出PCF8591的地址为0x48while True:print(str(time.time()))  # 打印时间戳print('电位计值 AIN0 = ', read(0))   #电位计模拟信号转化的数字值print('光敏电阻 AIN1 = ', read(1))   #光敏电阻模拟信号转化的数字print('热敏电阻 AIN2 = ', read(2))   #热敏电阻模拟信号转化的数字值tmp = read(0)  # 将电位计的电压值输出到LED灯上# 125以下LED不会亮，所以将“0-255”转换为“125-255”，调节亮度时灯不会熄灭# tmp = tmp*(255-125)/255+125 write(tmp)time.sleep(0.05)

C++版本代码

本代码为Qt5.9.3框架程序

# cmakeList.txt
make_minimum_required(VERSION 3.5)project(PCF8591Test VERSION 0.1 LANGUAGES CXX)set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)
set(CMAKE_AUTOUIC ON)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)
set(CMAKE_AUTORCC ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)find_package(QT NAMES Qt5 REQUIRED COMPONENTS Widgets)
find_package(Qt${QT_VERSION_MAJOR} REQUIRED COMPONENTS Widgets Gui)
find_package(JetsonGPIO)set(PROJECT_SOURCESmain.cppmainwindow.cppmainwindow.hmainwindow.ui
)add_executable(${PROJECT_NAME} ${PROJECT_SOURCES})target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATE Qt${QT_VERSION_MAJOR}::Widgets Qt${QT_VERSION_MAJOR}::Gui)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATE JetsonGPIO)

// main.cpp
#include "mainwindow.h"#include <QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);MainWindow w;w.show();return a.exec();
}

// mainwindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H#include <QMainWindow>#define ADDR_SLAVE1 0x48QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACEclass MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTpublic:MainWindow(QWidget *parent = nullptr);~MainWindow();private:Ui::MainWindow *ui;int fd; //设备代表char filename[20] = "/dev/i2c-1"; // I2C设备名称int ret; //错误代码char buf_i2c[1] = {0}; // I2C通讯的接收数据缓存char readAddress[1] = {0}; // I2C通讯的发送数据缓存unsigned Flag; // 接收数据的Int类型值int openI2CDev(char *dev, int *fd); // 设定I2C设备int setI2CSlave(int fd, unsigned char addr_slave); // 设定I2C从设备地址unsigned int readDateFromI2c(unsigned char address); // 从I2C设备接收数据void readDate(); // 读取PCF8591的三个AINT0,AINT1,AINT2的值public slots:// 用于更新界面显示的AINT0,AINT1,AINT2的值void updateDate(unsigned int AINT0, unsigned int AINT1, unsigned int AINT2);signals:// 用于发送信号，传递AINT0,AINT1,AINT2的值给槽函数void sendDate(unsigned int AINT0, unsigned int AINT1, unsigned int AINT2);};
#endif // MAINWINDOW_H

// mainwindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "./ui_mainwindow.h"#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c-dev.h>#include <QDebug>
#include <QtConcurrent/QtConcurrent>using namespace std;MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);ret = openI2CDev(filename, &fd); // 打开设备文件，就是打开I2C设备if(ret) //判断打开是否成功{qDebug() << "Failed to open " << filename;}ret = setI2CSlave(fd, ADDR_SLAVE1); // 设置从设备地址if(ret) //判断是否设置成功{qDebug("Failed to set I2C_SLAVE at address: 0%x", ADDR_SLAVE1);}//连接显示界面的更新信号和槽函数connect(this, &MainWindow::sendDate, this, &MainWindow::updateDate);//开启一个子线程用于获取I2C从设备的数据QtConcurrent::run(this, &MainWindow::readDate);
}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}int MainWindow::openI2CDev(char *dev, int *fd)
{int filed;filed = open(dev, O_RDWR);if (filed<0){qDebug() << "Failed to open " << dev;*fd = (int)NULL;return -1;}else{qDebug() << dev <<" opened ";*fd = filed;return 0;}
}int MainWindow::setI2CSlave(int fd, unsigned char addr_slave)
{int ret;ret = ioctl(fd, I2C_SLAVE, addr_slave);qDebug("slave address: 0x%x", addr_slave);return(ret);
}unsigned int MainWindow::readDateFromI2c(unsigned char address)
{readAddress[0] = address; // 写寄存器地址(将要读取的地址)//读取数据前先告诉从设备要读取的寄存器地址ret = write(fd, readAddress, 1);if(ret!=1){qDebug() << "write to i2c device failed!";}//为防止从设备中有前一次数据的缓存，读取的第一次数据进行丢弃ret = read(fd, buf_i2c, 1); // 读取数据ret = read(fd, buf_i2c, 1); // 读取数据if(ret< -1){qDebug() << "Error : transmit Error";}else{Flag = buf_i2c[0]; // 转换为Int类型数据}return Flag;
}void MainWindow::readDate()
{//子线程循环读取数据while(1){//分别获取PCF8591从设备的AINT0,AINT1,AINT2的值unsigned int AINT0 = readDateFromI2c(0x40);unsigned int AINT1 = readDateFromI2c(0x41);unsigned int AINT2 = readDateFromI2c(0x42);usleep(1000);//发送信号，让界面更新数据emit sendDate(AINT0, AINT1, AINT2);}
}void MainWindow::updateDate(unsigned int AINT0, unsigned int AINT1, unsigned int AINT2)
{//将数据显示到界面上ui->lcdNumber->display(double(AINT0));ui->lcdNumber_2->display(double(AINT1));ui->lcdNumber_3->display(double(AINT2));
}

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