I2C通信如何工作，如何使用它与Arduino

在本教程中，我们将学习I2C通信协议的工作原理，并使用Arduino板和使用该协议的传感器制作一个实例。你可以观看下面的视频或阅读下面的书面教程。

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怎么可能，这么多设备之间的通信只是电线？每个设备都有预设ID或唯一的设备地址，因此主站可以选择哪些设备将是通信的。

这两条线叫做串行时钟(或SCL)和串行数据(或SDA)。SCL线是时钟信号，它同步I2C总线上设备之间的数据传输，由主设备产生。另一条是承载数据的SDA线。

两条线是“开漏”，这意味着需要将电阻连接到它们，使线路高，因为I2C总线上的设备处于高电平。电阻器的常用值为2K，在约400kbps的速度下为较高的速度，以10k为10k，速度为约100kbps。

I2C协议

数据信号以8位的序列传输。所以在一个特殊的开始条件发生后，出现了第一个8位序列，它指示了被发送的数据的奴隶的地址。在每个8位序列后面跟着一个称为确认的位。在大多数情况下，第一个确认位之后是另一个寻址序列，但这一次是为从设备的内部寄存器。紧跟在寻址序列之后的数据序列，直到数据被完全发送，它以一个特殊的停止条件结束。

让我们更仔细地看看这些事件。启动条件发生在数据线下降低而时钟线仍然高的时候。在此之后，时钟开始，每个数据位在每个时钟脉冲期间被传输。

使用最高有效位（MSB）的设备寻址序列恒星，并以最低有效位（LSB）结尾，实际上由7位组成，因为8^th位用于指示是否主将写到从(逻辑低)或从它(逻辑高)读。

下一个位AKC/ NACK被从设备用来指示它是否成功地接收了先前的位序列。因此，此时主设备将SDA线的控制权交给从设备，如果从设备已经成功地接收到先前的序列，它将把SDA线拉到称为确认的条件。如果slave没有拉下SDA线，这个条件被称为not Acknowledge，这意味着它没有成功接收到之前的序列，这可能是由几种原因造成的。例如，从机可能很忙，可能不理解接收到的数据或命令，不能接收更多的数据等等。在这种情况下，主设备决定它将如何进行。

接下来是内部寄存器寻址。内部寄存器是在从机的内存中包含各种信息或数据的位置。例如，ADX345加速计有一个唯一的设备地址，并为X、Y和Z轴添加了内部寄存器地址。所以如果我们想要读取x轴的数据，首先我们需要发送设备地址，然后是x轴的特定的内部寄存器地址。这些地址可以从传感器数据表。

寻址后，数据传输序列开始从主人或奴隶取决于选择模式在R/W位。在数据完全发送后，传输将以停止条件结束，当SDA线从低到高而SCL线高时发生。

Arduino I2C的例子

作为一个例子，我将使用GY-80分接板，它包含5个不同的传感器和GY-521分接板，它包含3个不同的传感器。因此，我们可以从8个不同的传感器获得数据，只需要两根电线与I2C总线。

您可以从下面的任何网站获取这些组件：

• ADXL345 3轴加速器...................................................................................................亚马逊/Banggood/aliexpress.
• 2在1:MPU6050六轴陀螺仪和加速度计 .....................亚马逊/Banggood/aliexpress.
• 3中1:GY-80九轴磁场加速度陀螺仪.........亚马逊
• 3 in 1: GY-86 10DOF MS5611 HMC5883L MPU6050模块.........Banggood/aliexpress.

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下面是我们将如何连接板。Arduino板的串行时钟引脚将连接到两个分接板的串行时钟引脚，串行数据引脚也一样，我们将用Arduino板的Gnd和5V引脚给板供电。注意这里我们没有使用上拉电阻，因为breakout board已经有。

为了与这些芯片或传感器通信，我们需要知道它们的唯一地址。我们可以从传感器的数据表上找到他们。对于GY-80分接板，我们有以下4个地址:3轴加速度计传感器的十六进制0x53, 3轴陀螺仪的十六进制0x69, 3轴磁力计的十六进制0x1E，以及气压计和温度计传感器的十六进制0x77。

另请参阅

Arduino和MPU6050加速计和陀螺仪教程

对于GY-521分接板，我们只有一个地址，那是一个十六进制0x68。我们也可以通过Arduino官方网站上的Arduino I2C Scanner sketch获取或检查地址。因此，如果我们上传并运行这个草图，我们将获得I2C总线上连接设备的地址。

传感器部件号I2C地址

3轴加速度计模拟器件ADXL345 0x53数据表

3轴Gyrost Microelect必威lolronics L3G4200D 0x69数据表

3轴磁力计蜂蜜MC5883L 0x1E数据表

气压计+温度计Bosch BMP085 0x77数据表

在我们找到设备的地址之后，我们还需要找到其内部寄存器的地址，以便从中读取数据。例如，如果我们希望从GY-80 BESTOUT板的3轴加速度计传感器读取X轴的数据，我们需要找到存储X轴数据的内部寄存器地址。从传感器的数据表中，我们可以看到X轴的数据实际上存储在两个寄存器中，Datax0，具有十六进制地址0x32和Datax1，具有十六进制地址0x33。

Arduino I2C代码

现在让我们编写代码来获取X轴的数据。因此，我们将使用Arduino线库，这必须包括在草图中。首先，我们必须定义传感器地址和先前找到的两个内部寄存器地址。这Wire.begin ()功能将启动线路库，并且我们还需要启动串行通信，因为我们将使用串行监视器显示来自传感器的数据。

在环形（）我们将从Wire.beginTransmission ()功能将开始传输到特定传感器，在我们的情况下3轴加速度计。然后与我们一起Wire.write（）函数我们将从X轴的两个寄存器请求特定的数据。这Wire.endTransmission ()将结束传输并传输来自寄存器的数据。现在Wire.requestFrom ()函数从两个寄存器请求传输的数据或两个字节。

这wire.available（）函数将返回可用于检索的字节数，如果该数字与我们所请求的字节相匹配，请在我们的情况下使用2个字节，使用wire.read（）功能我们将从X轴的两个寄存器中读取字节。最后，我们将将数据打印到串行监视器中。这是数据，但请记住，这是原始数据，需要进行一些数学以获得X轴的正确值。您可以在我的下一个教程中找到更多详细信息，以便使用与Arduino板的加速度计，因为我不想过载本教程，因为它的主要目标是解释Arduino I2C通信的工作原理。

/ * * I2C通信协议如何运作 -  Arduino I2C教程* *由Dejan，www.www.mfxpo.com * * / #includbet188官方网站e  int adxladdress = 0x53;//设备地址，其中还包括用于选择模式的第8位，在这种情况下读取。#define x_axis_register_datax0 0x32 // Datax0内部寄存器的HexadeCima地址。#define x_axis_register_datax1 0x33 // Datax1内部寄存器的HexadeCima地址。#define power_register 0x2d //电源控制寄存器int x0，x1，x_out;void setup（）{wire.begin（）;//发起线条库序列号.Begin（9600）;延迟（100）;//启用测量线.BegintRansmission（ADXLADDRESS）;wire.write（power_register）; // Bit D3 High for measuring enable (0000 1000) Wire.write(8); Wire.endTransmission(); } void loop() { Wire.beginTransmission(ADXLAddress); // Begin transmission to the Sensor //Ask the particular registers for data Wire.write(X_Axis_Register_DATAX0); Wire.write(X_Axis_Register_DATAX1); Wire.endTransmission(); // Ends the transmission and transmits the data from the two registers Wire.requestFrom(ADXLAddress,2); // Request the transmitted two bytes from the two registers if(Wire.available()<=2) { // X0 = Wire.read(); // Reads the data from the register X1 = Wire.read(); } Serial.print("X0= "); Serial.print(X0); Serial.print(" X1= "); Serial.println(X1); }