Arduino I2C教程|如何在Arduino上使用I2C通信？

在本教程中，我们将看到如何在Arduino上设置和使用I2C通信。这个Arduino I2C教程解释了Arduino中的I2C引脚，配置Master和Slave，最后是一个简单的演示，其中两个Arduino UNO板通过I2C通信。

I2C是什么?

I2C或I.²C对于集成电路间隙短，由Phillips开发的同步串行通信协议，用于使用只有两根线的快速微控制器和相对慢的外围设备（如存储器或传感器）之间的通信。因此，它有时也称为TWI（两个线界面）。

使用I2C，可以传输100kbit /s(时钟100khz -标准模式)、400kbit /s(时钟400khz - Fast模式)、1mbit /s(时钟1mhz - Fast Mode Plus)和3.4 Mbit/s(时钟3.4 MHz -高速模式)的数据。

这似乎似乎不是很大，而是足以接口传感器，记忆和在小距离上显示。

I2C总线

I2C总线由两条线组成，分别是串行数据(SDA)和串行时钟(SCL)。数据通过SDA线传输，而SCL线用于使设备与时钟信号同步。

这两个总线都是敞篷漏极驱动器，因此您必须使用上拉电阻使它们保持高。

有两种类型的设备连接到I2C总线：Master和Slave。公交车大师负责发送和接收到从设备和从从设备发送数据。时钟信号也由主设备提供。

I2C网络支持多个主节点和多个从节点(但我们通常看到的是单个主节点和多个从节点)。每个连接到I2C总线的从设备都有一个独特的7位地址。

使用这个地址，主服务器选择一个特定的从服务器进行数据传输(发送或接收)，选择的从服务器根据请求进行响应。

我对基础知识进行了广泛的教程²C通信。欲知详情，请访问“I2C通信基础”。

I2C的Arduino

Arduino支持I2C通信。如果你从教程看一下Arduino Uno的引脚“ARDUINO UNO引出线，模拟输入引脚A4和A5具有I2C替代功能。

A4引脚作为SDA，而A5引脚作为SCL。在原始Arduino UNO的R3中，在Digital IO Pin 13(靠近USB插座)附近有两个额外的引脚，专用于SDA和SCL。

如果您正在使用任何其他板，那么下表将对您有用，因为它描述了所有流行的Arduino板上的I2C引脚。

ATMEGA328P在Arduino UNO和Nano中使用的微控制器支持I2C数据传输速度高达400 kHz。

如何使用Arduino I2C接口？

为了展示I2C在Arduino的工作，让我们建立一个小电路。在此演示中，我连接了两个Arduino UNO板以通过I2C总线进行通信。为了使事情有趣，实际上看到通信，我添加了几个LED和电位计（为每个UNO板设置了一组）。

电位器连接到各自的模拟输入引脚(A0)和led连接到一个数字IO引脚与PWM(引脚9)。一个UNO板配置为I2C总线Master和另一个UNO配置为Slave设备。

当我调整连接到主Arduino的电位器，它捕获来自锅的模拟读数，将其转换为数字值（在0 - 1023的范围内），将其映射到适当的PWM值（在0的范围内- 255）并通过I2C总线将此值传输到从arduino。

奴隶arduino在接收到PWM值时调整其LED的亮度。此外，Slave Arduino将其自己的电位计值转换为PWM号码到Master Arduino（根据主站请求）。

然后Master Arduino从Slave Arduino读取PWM值，并根据该值调整其LED的亮度。这种通信在I2C总线上无缝地继续和重复。

这是一个简单的电路，只是为了了解Arduino的I2C通信。您可以修改电路，使复杂的I2C总线网络与不同的从设备，如I2C液晶显示器，EEPROM IC, BMP180气压传感器等(一个气象站的数据记录)。

需要组件

• Arduino UNO x 2
• 10 kΩ电位器x 2
• 5mm LED x 2
• 330Ω电阻x 2
• 电路试验板
• 连接电线
• 实验板电源(选配)

电路图

以下图像显示了两个Arduino UNO板之间的Arduino I2C示范的电路图。

代码

为了在Arduino中编程I2C外设，您需要了解Wire库。这是允许您通过I2C总线(SDA和SCL线路)与I2C或TWI设备通信的主库。

电线库

它配有Arduino IDE，您不必额外下载任何内容。您所要做的就是包括在Arduino中使用I2C的线路库。

# include < Wire.h >

Wire库提供了10个用于开发I2C相关应用程序的函数。它们是:

• Wire.begin ()
• Wire.requestFrom ()
• Wire.beginTransmission ()
• Wire.endTransmission ()
• Wire.write（）
• Wire.Available（）
• wire.read（）
• Wire.setClock（）
• Wire.onReceive ()
• Wire.onRequest ()

现在让我们详细了解一些重要的Wire Library函数。

线库函数

Wire.begin ()

使用此功能发起I2C通信。如果你将7位的设备地址作为参数传递给这个函数，那么这个设备将作为Slave加入I2C总线，否则它将作为Master加入I2C总线。

• Wire.Begin（） - 大师
• Wire.Begin（地址） - 奴隶

Wire.beginTransmission(地址)

使用此函数将数据传输开始于具有指定地址的从设备。

Wire.write（）

一旦使用上面的函数开始传输，现在就可以使用Wire.write()函数开始发送实际数据。

当主服务器使用Wire.RequestFrom()函数时，也可以使用此函数将数据从从服务器写入主服务器。

• Wire.write（价值）—发送单个字节值
• Wire.write(字符串)—以字符串的形式发送一系列字节
• 电线。写(数据长度)—发送指定长度的数据数组

Wire.endTransmission ()

要结束I2C数据传输，请使用Wire.endtransmission（）函数。

wire.read（）

当Master调用Wire.requestFrom()函数时，使用此函数读取从Master传输到Slave或从Slave传输到Master的一个字节的数据。

Wire.requestFrom ()

主I2C设备使用这个功能从从设备请求字节的数据。使用Wire.read()函数检索数据。

• 电线。requestFrom(地址、数量)- 请求从从设备中指定的地址中提到的数量的数量字节的数据。

Wire.onReceive ()

这是一个处理器函数，用于定义一个函数，当从主机接收数据时调用它。

Wire.onRequest ()

这是一个处理器函数，用于定义一个函数，当主服务器向从服务器请求数据时调用该函数。

主码

使用上述功能，我为Master Arduino写了一个简单的代码来发送PWM值，并请求来自从机的数据字节。

奴隶的代码

在奴隶arduino代码中，我将从地址定义为0x14。它可以是少于128的任何值。关于Arduinoi2c线库I的重要点，它在没有读/写位置的情况下使用7位I2C地址。

因此，如果您有一个8位地址（包括R / W位），请右移1按1将地址移位，然后在线库中使用它。库将根据读取或写入操作自动调整地址。

此外，请确保从地址是唯一的，没有两个从站应该具有相同的地址。

返回代码，我声明了两个函数“DataReceive”和“DatareQuest”，在从站或从从站请求数据时要调用。DataReceive函数中的从站接收的数据包含主服务器发送的PWM值。

要通过DaterAquest函数传输的数据是从从站到MASTER的PWM值。

结论

在本教程中展示了使用I2C通信的两个Arduino板之间的简单双向通信。您了解了Arduino I2C外设，i2C通信的重要基础知识，电线库以及如何设置和使用Arduino I2C通信。