项目15 之 I2C通信方式原理与应用

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项目15 之 I2C通信方式原理与应用

I2C是各类传感器与模块与Arduino通信的最常用方式之一

I2C的全称为：Inter-Integrated Circuit

中文名字：内部集成电路

可以读作"I-squared-C"，在中国常被读作"I方C"。

I2C是Philips公司在1980年代,为了让主板、嵌入式系统用以连接低速周边装置，而开发的一种简单的双向二线制同步串行总线，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

它具有如下特点：

它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。

在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送。

每个连接到总线的器件都可以使用软件根据它的唯一的地址来识别。

传输数据的设备间是简单的主从关系。

主机可以用作主机发送器和主机接收器。

它是一个真正的多主机总线，两个或多个主机同时发起数据传输时，可以通过冲突检测和仲裁来放置数据被破坏。

串行的八位双向数据传输。

IIC是半双工通信方式。

I2C使用两根传输线实现一个主设备与多个从设备，甚至是多个主设备与对应从设备之间的通信。

这两根通讯线一根为控制时钟线，称之为SCL，其实是（Serial Clock）的简称，用于同步设备间的数据传输时钟；

另一根为数据线，称之为SDA，其实是（Serial Data）的简称，用于携带数据。

Arduino的相关引脚：A4 (SDA), A5 (SCL)

通信原理：

通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。

信号种类：

1. 起始信号.

定义：SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化。

2. 终止信号

定义：SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化

3. 写数据信号

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高低电平状态才允许变化。

4. 读数据信号

5. 应答信号

I2C总线协议规定，每传送一个字节数据，都要有一个应答信号以确定数据传送是否被对方接收。应答信号由接收设备产生，在SCL为高电平期间，接收设备将SDA拉低为低电平，表示数据传输正确。

函数：

1.Begin()、Begin(address)

初始化Wire库，并针对性初始化为主机或是从机。

上述两种形式的区别如下：

Begin()初始化为主机，

Begin(address)初始化为从机，并为从机设置地址（0-127）。

2.Write()

主机向从机写数据，或从机为响应主机请求向主机写数据。

注意：当工作于主机向从机写数据时，

该语句要位于beginTransmission()和endTransmission()语句之间。

有以下三种具体形式，描述如下：

Wire.write(value) – 写字符。

Wire.write(string)–写字符串

Wire.write(data, length)-写指定长度的数组data。

3.requestFrom()

用于主机向从设备请求数据，

此后就可以用available()和read()来具体操作从设备返回的数据了。

形式为：Wire.requestFrom(address,quantity)Address指明从设备的地址，quantity指明请求的字节数。

4.Available()

返回接收缓存（数组）里的字符数，以便后续使用read()具体读取。

具体使用中，对主机而言，必须事先调用requestFrom函数；对从机而言，常在onReceive事件中使用。

5.Read()

从接收缓存（数组）中读取数据。

6.注册事件

除了上述几个方法外，Wire库还定义了两个事件：

onReceive()和onRequest()。

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