Arduino 系列：Arduino Nano 33 IoT 系列 (基于 SAMD21)_9.通信接口：I2C.docxVIP

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9.通信接口：I2C

9.1I2C概述

I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一种简单、双向、两线制的串行通信接口，广泛应用于各种单片机和传感器之间的通信。I2C接口使用两条线进行通信：SDA（数据线）和SCL（时钟线）。这两条线都是双向的，支持多个主机和从机设备在同一总线上进行通信。I2C总线上的每个设备都有一个唯一的地址，主机可以通过这个地址与特定的从机进行通信。

9.1.1I2C工作原理

I2C通信的工作原理基于主从模式。主机发起通信并生成时钟信号，从机则根据主机的指令进行数据的发送或接收。通信过程包括启动信号、地址帧、数据帧和停止信号。

启动信号：主机拉低SDA线，然后拉低SCL线。

地址帧：主机发送从机的地址，从机根据地址进行应答。

数据帧：主机和从机之间进行数据交换。

应答信号：每个数据帧之后，接收设备会发送一个应答信号，表示数据已成功接收。

停止信号：主机拉低SCL线，然后释放SDA线。

9.1.2I2C优点

简单：只需要两条线（SDA和SCL）即可实现多设备通信。

低功耗：使用开漏输出，功耗较低。

多主机支持：允许多个主机设备在同一总线上进行通信。

多从机支持：允许多个从机设备在同一总线上进行通信，每个从机设备都有唯一的地址。

标准协议：有明确的通信标准和规范，易于实现和调试。

9.1.3I2C缺点

速度：标准模式下的最大传输速率为100kbps，快速模式下为400kbps，高速模式下为3.4Mbps，相比其他通信接口（如SPI）速度较慢。

地址冲突：总线上设备的地址可能会冲突，需要仔细规划。

通信距离：适合短距离通信，超过几米的通信距离可能会导致信号不稳定。

9.2ArduinoNano33IoT的I2C接口

ArduinoNano33IoT搭载了基于SAMD21芯片的微控制器，该芯片支持I2C通信。在ArduinoNano33IoT上，I2C接口通常通过Wire库进行编程和使用。Wire库提供了简单易用的函数来实现I2C通信。

9.2.1I2C引脚

在ArduinoNano33IoT上，I2C接口的引脚如下：

SDA：A4引脚

SCL：A5引脚

9.2.2Wire库函数

Wire库提供了以下常用函数来实现I2C通信：

Wire.begin()：初始化I2C通信，设置为主机模式。

Wire.beginTransmission(address)：开始向指定地址的设备发送数据。

Wire.write(data)：发送一个字节的数据。

Wire.endTransmission()：结束数据发送。

Wire.requestFrom(address,quantity)：从指定地址的设备请求数据。

Wire.read()：读取一个字节的数据。

9.2.3I2C通信示例

9.2.3.1读取温度传感器数据

假设我们使用一个I2C温度传感器（如TMP102），并将数据读取到ArduinoNano33IoT上。

连接方式

TMP102SDA→ArduinoA4

TMP102SCL→ArduinoA5

TMP102VCC→Arduino3.3V

TMP102GND→ArduinoGND

示例代码

#includeWire.h

//TMP102的I2C地址

#defineTMP102_I2C_ADDRESS0x48

voidsetup(){

//初始化I2C通信

Wire.begin();

//初始化串口通信，用于调试

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

//请求2个字节的数据

Wire.requestFrom(TMP102_I2C_ADDRESS,2);

if(Wire.available()==2){

//读取2个字节的数据

inttempMSB=Wire.read();

inttempLSB=Wire.read();

//计算温度

inttemp=(tempMSB8)|tempLSB;

floattemperature=(temp/32.0)/8.0;

//打印温度

Serial.print(Temperature:);

Serial.print(temperature);