11.Arduino 内部集成电路（I2C）

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有用的链接
通信接口I2C
板的I2C引脚
Arduino I2C
主发射器/从接收器

有用的链接

Arduino Wire参考：https://www.arduino.cc/en/Reference/Wire。
我翻译的Wire库的应用说明：https://blog.csdn.net/acktomas/article/details/88069640
I2C双向电平转换器（https://playground.arduino.cc/Main/I2CBi-directionalLevelShifter/），用于电平转换、上拉电阻和连接3.3V器件。
Nick Gammon的有关I2C的页面（关于I2C的原理介绍很详细：http://gammon.com.au/i2c（该页面上还有一个“ I2C扫描程序”）。
我将内容翻译：I2C-两线外设接口-用于Arduino：https://download.csdn.net/download/acktomas/11824487
robtillaart制作了“ Multispeed I2C Scanner（https://forum.arduino.cc/index.php?topic=197360）” ，可以用不同的I2C速度进行扫描。如果您使用更长的导线或使用更高I2C速度的库，则Multispeed I2C扫描仪将非常有用。（与UNO一起验证，2009年，MEGA）

通信接口I²C

I²C接口的原意是"Inter IC",只用两条线来连接其他组件，为了方便同一个电路板上的各个组件相互通信。
I²C至少有一个主控端（master，通常由微处理器担任，负责发送时钟和地址信号）和至少一个从端（slave，通常是传感器组件），所有I²C组件的数据线和时钟线都连接在一起。此外，I²C的数据线和时钟线都要连接一个电阻到电源线，电阻值通常选择1~10KΩ，建议采用1.8kΩ。每个I²C组件的接地线必须相连。为了识别电路板上的不同组件，每个I²C从端都有一个唯一的地址编号。地址编号的长度为7位，总共可以表示2⁷个地址（127个），详细I²C规范

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。

[外链图片转存失败(img-1b8e23Nr-1569467307509)(https://img.w3cschool.cn/attachments/tuploads/arduino/i2c.jpg)]

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 <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(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 <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

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 <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 <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++; 
}

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