Arduino - 内部集成电路

内部集成电路（I2C）是微控制器和新一代专用集成电路之间进行串行数据交换的系统。当它们之间的距离很短时使用（接收器和发射器通常位于同一块印刷板上）。通过两个导体建立连接。一个用于数据传输，另一个用于同步（时钟信号）。

如下图所示，一台设备始终是主设备。它在通信开始之前对一个从芯片进行寻址。这样，一个微控制器就可以与 112 个不同的设备进行通信。波特率通常为 100 Kb/秒（标准模式）或 10 Kb/秒（慢波特率模式）。最近出现了波特率为 3.4 Mb/秒的系统。通过 I2C 总线进行通信的设备之间的距离限制为几米。

主板 I2C 引脚

I2C 总线由两个信号组成 - SCL 和 SDA。SCL是时钟信号，SDA是数据信号。当前总线主控器始终生成时钟信号。一些从设备有时可能会强制时钟为低电平，以延迟主设备发送更多数据（或者在主设备尝试将数据打卡之前需要更多时间来准备数据）。这被称为“时钟拉伸”。

以下是不同 Arduino 板的引脚 -

Uno、Pro Mini A4 (SDA)、A5 (SCL)
兆丰，到期日20 (SDA)、21 (SCL)
莱昂纳多·云2 (SDA), 3 (SCL)

Arduino I2C

我们有两种模式 - 主代码和从代码 - 使用 I2C 连接两个 Arduino 板。他们是 -

主发送器/从接收器
主接收器/从发射器

主发送器/从接收器

现在让我们看看什么是主发送器和从接收器。

主发射机

以下函数用于初始化 Wire 库并作为主机或从机加入 I2C 总线。这通常只调用一次。

Wire.begin(address) - 在我们的例子中，地址是 7 位从机地址，因为未指定主机，它将作为主机加入总线。
Wire.beginTransmission(address) - 开始向具有给定地址的 I2C 从设备进行传输。
Wire.write(value) - 对从主设备到从设备的传输字节进行排队（在调用 beginTransmission() 和 endTransmission() 之间）。
Wire.endTransmission() - 结束由beginTransmission() 开始的到从设备的传输，并传输由wire.write() 排队的字节。

例子

#include <Wire.h> //include wire library

void setup() //this will run only once { 
   Wire.begin(); // join i2c bus as master
} 

short age = 0; 

void loop() {   
   Wire.beginTransmission(2); 
   // transmit to device #2
   Wire.write("age is = ");
   Wire.write(age); // sends one byte
   Wire.endTransmission(); // stop transmitting
   delay(1000); 
}

从接收器

使用以下函数 -

Wire.begin(address) - 地址是 7 位从地址。
Wire.onReceive(received data handler) - 当从设备从主设备接收数据时调用的函数。
Wire.available() - 返回可使用 Wire.read() 检索的字节数。这应该在 Wire.onReceive() 处理程序内调用。

例子

#include <Wire.h> //include wire library

void setup() {  //this will run only once
   Wire.begin(2); // join i2c bus with address #2
   Wire.onReceive(receiveEvent); // call receiveEvent when the master send any thing 
   Serial.begin(9600); // start serial for output to print what we receive 
}

void loop() {   
   delay(250); 
}

//-----this function will execute whenever data is received from master-----//

void receiveEvent(int howMany) { 
   while (Wire.available()>1) // loop through all but the last {
      char c = Wire.read(); // receive byte as a character
      Serial.print(c); // print the character
   }
}

主接收器/从发射器

现在让我们看看什么是主接收器和从发送器。

主接收器

主设备被编程为请求，然后读取从唯一寻址的从设备 Arduino 发送的数据字节。

使用以下函数 -

Wire.requestFrom(地址,字节数) - 由主设备用于从从设备请求字节。然后可以使用wire.available() 和wire.read() 函数检索字节。

例子

#include <Wire.h> //include wire library void setup() { 
   Wire.begin(); // join i2c bus (address optional for master) 
   Serial.begin(9600); // start serial for output
} 

void loop() { 
   Wire.requestFrom(2, 1); // request 1 bytes from slave device #2
   while (Wire.available()) // slave may send less than requested {
      char c = Wire.read(); // receive a byte as character
      Serial.print(c); // print the character
   } 
   delay(500); 
}

从发射机

使用以下函数。

Wire.onRequest(handler) - 当主设备请求来自该从设备的数据时，调用一个函数。

例子

#include <Wire.h> 

void setup() { 
   Wire.begin(2); // join i2c bus with address #2
   Wire.onRequest(requestEvent); // register event
} 

Byte x = 0;

void loop() { 
   delay(100); 
} 

// function that executes whenever data is requested by master
// this function is registered as an event, see setup()

void requestEvent() { 
   Wire.write(x); // respond with message of 1 bytes as expected by master
   x++; 
}