Устройства с шиной i2c

IIC Arduino (I2C – Inter-Integrated Circuits, межмикросхемное соединение) — это последовательный протокол обмена данными по двум двунаправленным линиям связи. Эти линии называют также: SDA (Serial Data) — шина последовательных данных и SCL (Serial Clock) — шина тактирования. Шины SDA и SCL Arduino подтягиваются к шине питания через резисторы. Рассмотрим подробнее, что это такое шина i2c arduino.

Шина I2C Ардуино описание

Микроконтроллеры Arduino используют два пина для работы по интерфейсу I2C. В Arduino Uno и Nano линии SDA соответствует аналоговый порт A4, а SCL соответствует аналоговый порт A5. На Ardunio Mega SDA — 20 пин, SCL — 21 пин. Для облегчения работы с шиной I2C и обмена данными между устройствами для Arduino IDE написана стандартная библиотека Wire (скачивать и устанавливать ее не надо).

Для каждого устройства, при подключении к микроконтроллеру, присваивается уникальный адрес (максимум можно подключить 127 устройств). Поменять адрес устройства на шине нельзя, так как он вшит в микросхему. Часто производители предоставляют возможность поменять адрес устройства в небольшом диапазоне, что дает возможность подключить к шине IIC Ардуино несколько одинаковых устройств.

Сканер I2C интерфейса (шины) Ардуино

Для этого занятия нам потребуется:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• макетная плата;
• два текстовых дисплея 1602 I2C;
• любое устройство с I2C интерфейсом;
• провода «папа-папа», «папа-мама».

Перед тем, как управлять несколькими объектами, подключенных к IIC шине, необходимо узнать их адреса. Для этого используется программа — сканер I2C Arduino, которая позволяет узнать адреса всех устройств, подключенных в данный момент к шине. Соберите схему из двух текстовых экранов с IIC модулем (можно подключить только одно устройство), подключенных к Ардуино Уно, и загрузите следующий скетч.

Скетч. Сканер шины i2c для Arduino

Пояснения к коду:

1. данный код позволяет узнать все адреса устройств, подключенных к шине IIC. Если устройство не было подключено или подключено неправильно — на мониторе порта будет выходить сообщение, что устройства не найдены;
2. ниже, на скриншоте монитора порта Arduino IDE, выводится адрес LCD 1602.

Сканер шины i2c для Arduino с LCD дисплеем

Как подключить нескольких устройств по I2C Arduino

В следующем примере к шине IIC Arduino будет подключено сразу три устройства — текстовый дисплей 1602, датчик давления bmp180 и RTC модуль часов. После сборки схемы можно сделать предварительное сканирование шины, но адреса у всех устройств разные и изменить адрес можно только у дисплея. У других устройств адреса «вшиты» производителем и используются в библиотеках по умолчанию.

Скетч. Подключение нескольких устройств к шине i2c

После сборки схемы, убедитесь, что у вас установлены необходимые библиотеки для работы с устройствами по IIC протоколу, и загрузите следующий пример кода в микроконтроллер. Данная программа будет выводить на текстовый экран текущую дату и время суток (устанавливаются в процедуре void setup и время можно поменять), а также данные о температуре воздуха и атмосферном давлении.

Пояснения к коду:

1. обновление информации на текстовом экране происходит каждую секунду, данный интервал можно увеличить по своему желанию;
2. время выводится с секундами, формат вывода времени и даты также можно изменить в строчке LCD.print(time.gettime(«H:i:s — d.m»));

Заключение. Мы рассмотрели возможность подключения нескольких устройств по протоколу IIC к плате Arduino, что будет полезно знать при проектировании различных DIY поделок своими руками, например метеостанции на Ардуино с датчиком давления. Если у вас остались вопросы по сканеру IIC интерфейсной шины или подключении устройств по данному протоколу — смело оставляйте их в комментариях к этой записи.

Читайте также: Сад огород поделки своими руками из шин

Как настроить I2C-связь на Arduino

В этом уроке мы обсудим, что такое протокол связи I2C, как он работает и как его использовать на Arduino. Для демонстрации мы построим проект, использующий I2C-соединение для обмена данными между двумя микроконтроллерами Arduino.

Что такое I2C?

c — это аббревиатура от Inter-Integrated Circuit (меж-интеграционная цепь или последовательная асимметричная шина).

I2C — низкоскоростной последовательный протокол связи, подходящий для передачи данных на короткие расстояния. Если вам необходимо передавать данные на большие расстояния, этот протокол не рекомендуется. Пример простой сети I2C показан ниже.

Как видно на диаграмме, преимущество использования I2C состоит в том, что для связи с несколькими устройствами требуется всего два провода.

Вся связь проходит по двум проводам к ведущему и ведомым устройствам и от них. Это очень полезно при выполнении проектов Arduino, так как Arduino имеет ограниченное количество входных/выходных контактов.

Многие датчики и модули, предназначенные для Arduino используют I2C для связи.

Сеть I2C

Сеть I2C состоит из ведущего и ведомого устройств, соединенных шиной. В сети I2C может быть несколько ведущих и ведомых устройств — мастеров и наследников.

Ведомое устройство (наследник)

Все ведомые устройства имеют I2C-адрес, который используется для идентификации устройства в сети. I2C-адрес позволяет ведущему устройству передавать данные конкретному ведомому устройству на шине.

Ведущее устройство (мастер)

Ведущие устройства могут отправлять и получать данные. Ведомые устройства реагируют на все, что посылает ведущее устройство. При отправке данных на шину только одно устройство может отправлять данные одновременно.

Шина в I2C — это просто два провода, которые соединяют все I2C-устройства в сети.

Эти два провода называются SDA и SCL. Провод SDA используется для связи между ведущим и ведомым устройствами.

Линия SCL несет тактовый сигнал, используемый для правильной синхронизации связи. Для поддержания обоих проводов в состоянии HIGH необходимы импульсные или подтягивающие (pull-up) резисторы.

Логические уровни

Будьте внимательны при подключении I2C устройств к Arduino.

Arduino выводит I2C-сигналы на 5В логическом уровне, но I2C-устройства работают с различными напряжениями логического уровня.

Таким образом, I2C устройство, которое работает на 3,3 В может быть повреждено при подключении к Arduino. В паспорте устройства должно быть указано напряжение логического уровня.

Если подтягивающие резисторы подключены к +5В, все устройства должны быть совместимы для работы с логическим уровнем +5В.

Использование I2C

Чтобы продемонстрировать, как использовать I2C в Arduino, давайте создадим проект, который посылает данные туда и обратно между двумя ардуинами.

Мы будем использовать I2C связи для изменения скорости мигания светодиода контакта 13 на одном Arduino, в зависимости от положения потенциометра, подключенного к другому Arduino.

Один Arduino будет выступать в качестве мастера, а другой Arduino будет выступать в качестве ведомого.

Пины I2C Arduino

Arduino имеет специальные контакты для I2C, которые имеют встроенные подтягивающие резисторы в соответствии с требованиями протокола I2C.

Для плат Arduino Uno это контакты A4 и A5. Пин A4 — это контакт SDA, а пин A5 — это контакт SCL. В версии Arduino Uno R3 есть еще один набор контактов I2C рядом с USB-разъемом: