3.5 Arduino进阶 丨I2C内部集成电路
内部集成电路（I2C）是用于微控制器和新一代专用集成电路之间的串行数据交换系统。当它们之间的距离很短（接收器和发射器通常在同一个印刷电路板上）时使用。通过两根导线建立连接。一个用于数据传输，另一个用于同步（时钟信号）。
如下图所示，一个设备始终是主设备。它在通信开始之前执行一个从芯片的寻址。这样，一个微控制器可以与112个不同的设备进行通信。波特率通常为100 Kb/sec（标准模式）或10 Kb/sec（慢波特率模式）。最近出现了波特率为3.4 Mb/s的系统。通过I2C总线通信的设备之间的距离限制在几米之内。
Arduino板的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。当前总线主机总是产生时钟信号。一些从设备可能迫使时钟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写出之前请求更多的时间来准备数据）。这被称为“时钟伸展”。
以下是不同Arduino板的引脚：
- Uno, Pro Mini A4 (SDA), A5 (SCL)
- Mega, Due 20 (SDA), 21 (SCL)
- Leonardo, Yun 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。它们是：
- Master Transmitter / Slave Receiver 主发射器/从接收器
- Master Receiver / Slave Transmitter 主接收器/从发射器
主发射器/从接收器
让我们现在看看什么是主发送器和从接收器。
主发射器
以下函数用于初始化Wire库，并将I2C总线作为主器件或从器件加入。这通常只被调用一次。
Wire.begin(地址) – 在我们的例子中，地址是7位从地址，因为未指定主机，它将作为主机加入总线。
Wire.beginTransmission(地址) – 开始向给定地址的I2C从设备发送数据。
Wire.write(值) – 用于从主设备传输到从设备的队列字节（在beginTransmission()和endTransmission()之间的调用）。
Wire.endTransmission() – 结束由beginTransmission()开始的对从设备的传输，并传输由wire.write()排队的字节。
示例
#include //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(地址) – 地址是7位从地址。
Wire.onReceive(收到的数据处理程序) – 当从设备从主设备接收数据时调用的函数。
Wire.available() – 返回Wire.read()可用于检索的字节数，应在Wire.onReceive()处理程序中调用。
示例
#include //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
让我们现在看看什么是主接收器和从发射器。
主接收器
主机被编程为请求，然后读取从唯一寻址的从机Arduino发送的数据字节。
使用以下函数：
Wire.requestFrom(地址，字节数) – 主设备用于请求从设备的字节。然后可以使用函数wire.available()和wire.read()检索字节。
示例
#include //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);
}
从发射器
使用以下函数：
Wire.onRequest(处理程序) – 当主设备从此从设备请求数据时调用该函数。
示例
#include
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++;
}