Inleiding tot I2C-communicatie
I2C, ook wel I2C of IIC genoemd, is een synchroon master-slave-communicatieprotocol waarbij een signaalmasterapparaat meerdere slave-apparaten kan besturen via een enkele draad (SDA-lijn).
I2C combineert de werking van UART- en SPI-protocollen, bijvoorbeeld SPI ondersteunt de besturing van meerdere slave-apparaten over een enkele master, I2C ondersteunt dit ook, aan de andere kant gebruikt UART tweelijnige TX en Rx voor communicatie I2C gebruikt ook tweelijnige SDA en SCL voor communicatie.
Hier kunnen we zien dat we pull-up weerstanden hebben gebruikt met zowel SDA- als SCL-lijnen. Dit komt omdat I2C standaard slechts twee niveaus van LAAG of open circuit uitvoert. Standaard staat I2C op alle chips in open circuit-modus, dus om ze HOOG te trekken, hebben we een pull-up-weerstand gebruikt.
Hieronder volgen de twee regels die I2C gebruikt:
- SDA (seriële gegevens) : Lijn om gegevens van master naar slave te verzenden en te ontvangen en vice versa
- SCL (seriële klok) : Kloksignaallijn om een specifiek slave-apparaat te selecteren
ESP32 I2C-businterfaces
ESP32 heeft twee I2C-businterfaces waarmee I2C-communicatie wordt uitgevoerd als master of slave, afhankelijk van het apparaat dat is gekoppeld aan ESP32. Volgens de ESP32-datasheet ondersteunt de ESP32-kaart I2C-interface de volgende configuratie:
- I2C-communicatie in standaardmodus met een snelheid van 100 Kbit/s
- Snelle of geavanceerde I2C-communicatie met een snelheid van 400 Kbit/s
- Dubbele adresseringsmodus 7-bits en 10-bits
- Gebruikers kunnen de I2C-interface besturen door de opdrachtregisters te programmeren
- ESP32 I2C-businterface is flexibeler bij het besturen
I2C-apparaten aansluiten met ESP32
Het koppelen van apparaten met ESP32 met behulp van het I2C-protocol is heel eenvoudig, net als bij UART hebben we slechts twee lijnen nodig om SDA en de SCL-kloklijn aan te sluiten.
ESP32 kan zowel in Master- als Slave-modus worden geconfigureerd.
ESP32 I2C Master-modus
In deze modus genereert ESP32 een kloksignaal dat de communicatie met aangesloten slave-apparaten initieert.
De twee GPIO-pinnen in ESP32 die vooraf zijn gedefinieerd voor I2C-communicatie:
- SDA : GPIO-PIN 21
- SCL : GPIO-PIN 22
ESP32 I2C Slave-modus
In de slave-modus wordt de klok gegenereerd door het master-apparaat. Master is het enige apparaat dat de SCL-lijn aanstuurt in I2C-communicatie. Slaves zijn de apparaten die reageren op de master, maar geen gegevensoverdracht kunnen starten. In de ESP32 I2C-bus kan alleen de master gegevensoverdracht tussen apparaten starten.
Afbeelding toont twee ESP32-kaarten in master-slave-configuratie.
Vanaf nu hebben we de werking van de I2C-modus in ESP32 begrepen, nu kunnen we eenvoudig het I2C-adres van elk apparaat vinden door de gegeven code te uploaden.
Hoe I2C-adres in ESP32 te scannen met behulp van Arduino IDE
Het vinden van het I2C-adres van aangesloten apparaten met ESP32 is belangrijk, want als we apparaten met hetzelfde I2C-adres gebruiken, kunnen we niet met hen communiceren via een enkele buslijn.
Elk I2C-apparaat moet een uniek adres bevatten en het adresbereik van 0 tot 127 of (0 tot 0X7F) in HEX. Als we bijvoorbeeld twee OLED-schermen van hetzelfde modelnummer of product gebruiken, hebben beide hetzelfde I2C-adres, dus we kunnen niet beide op dezelfde I2C-lijn in ESP32 gebruiken.
Laten we een voorbeeld nemen om een IC-adres te vinden.
Schematisch
Onderstaande afbeelding toont een schematisch diagram van OLED-display-interface met ESP32-kaart met behulp van het I2C-communicatieprotocol.
De verbinding van ESP32 met OLED omvat:
| OLED-scherm | ESP32-pen |
|---|---|
| VCC | 3V3/VIN |
| GND | GND |
| SCL | GPI 22 |
| SDA | GPI 21 |
Code
Open de Arduino-editor en upload de gegeven I2C-scancode in het ESP32-bord. Zorg ervoor dat ESP32 is aangesloten en dat de COM-poort is geselecteerd.
****************
linuxhint.com
****************
****************/
#include
ongeldige opstelling ( ) {
Draad.begin ( ) ; /* I2C-communicatie begint */
Serieel.begin ( 115200 ) ; /* Baudsnelheid gedefinieerd voor seriële communicatie */
Serial.println ( ' \n I2C-scanner' ) ; /* print scanner op seriële monitor */
}
lege lus ( ) {
bytefout, adres;
int nApparaten;
Serial.println ( 'Scannen...' ) ; /* ESP32 begint met het scannen van beschikbare I2C-apparaten */
nApparaten = 0 ;
voor ( adres = 1 ; adres < 127 ; adres++ ) { /* voor lus om het aantal ingeschakelde apparaten te controleren 127 adres */
Wire.beginTransmission ( adres ) ;
fout = Wire.endTransmission ( ) ;
indien ( fout == 0 ) { /* indien I2C-apparaat gevonden */
Serieel.afdrukken ( 'I2C-apparaat gevonden op adres 0x' ) ; /* druk deze regel af indien I2C-apparaat gevonden */
indien ( adres < 16 ) {
Serieel.afdrukken ( '0' ) ;
}
Serial.println ( adres, HEX ) ; /* drukt de HEX-waarde van het I2C-adres af */
nApparaten++;
}
anders indien ( fout == 4 ) {
Serieel.afdrukken ( 'Onbekende fout op adres 0x' ) ;
indien ( adres < 16 ) {
Serieel.afdrukken ( '0' ) ;
}
Serial.println ( adres, HEX ) ;
}
}
indien ( nApparaten == 0 ) {
Serial.println ( 'Geen I2C-apparaten gevonden \n ' ) ; /* Als er geen I2C-apparaat is aangesloten, drukt u dit bericht af */
}
anders {
Serial.println ( 'gedaan \n ' ) ;
}
vertraging ( 5000 ) ; /* Vertraging gegeven voor elke I2C-bus controleren 5 sec */
}
De bovenstaande code scant naar de beschikbare I2C-apparaten. Code gestart door de draadbibliotheek aan te roepen voor I2C-communicatie. Vervolgens wordt seriële communicatie gestart met behulp van de baudrate.
In het lusgedeelte van I2C-scancode twee variabelenamen, fout en adres zijn gedefinieerd. Deze twee variabelen slaan het I2C-adres van apparaten op. Vervolgens wordt een for-lus geïnitialiseerd die scant naar het I2C-adres vanaf 0 tot 127 apparaten.
Na het lezen van het I2C-adres wordt de uitvoer afgedrukt op de seriële monitor in HEX-formaat.
Hardware
Hier kunnen we zien dat het OLED 0,96-inch I2C-display is verbonden met het ESP32-bord op GPIO-pinnen 21 en 22. Vcc en GND van het display zijn verbonden met ESP32 3V3 en GND-pin.
Uitgang
In de uitvoer kunnen we het I2C-adres zien van het OLED-display dat is aangesloten op het ESP32-bord. Hier is het I2C-adres 0X3C, dus we kunnen geen ander I2C-apparaat met hetzelfde adres gebruiken, daarvoor moeten we eerst het I2C-adres van dat apparaat wijzigen.
We hebben met succes het I2C-adres verkregen van het OLED-scherm dat is aangesloten op het ESP32-bord.
Conclusie
Het vinden van een I2C-adres tijdens het verbinden van meerdere apparaten met ESP32 is belangrijk omdat apparaten die hetzelfde I2C-adres delen niet via een enkele I2C-bus kunnen worden aangesloten. Met behulp van de bovenstaande code kan men het I2C-adres identificeren en als het adres van twee apparaten overeenkomt, kan het dienovereenkomstig worden gewijzigd, afhankelijk van de apparaatspecificaties.