使用最少引脚的多设备通信

I 2 C 也经常拼写为 I2C，并且（很少）扩展为完整的“内部集成电路”绰号，是飞利浦半导体（现为 NXP）于 1982 年发明的设备到设备通信协议。

从那时起，I2C 一直用于计算设备及其外围设备之间的通信，并且自 2006 年 10 月 6 日起，它可以免费实施，无需支付任何许可费用。

该系统使用起来非常简单，只需要两个或多个设备之间的 SDA（串行数据）和 SCL（串行）时钟线，以及一个上拉电阻器以保持线路正常高电平。在最基本的用法中，您可能有一个 I2C 设备，例如 Arduino 板，充当主设备（控制器），而单个从设备（外围设备）设置为在发出请求时发出信号甚至发回数据。

我已经在许多设置中使用此接口进行基本的一对一通信——例如我的JC Pro Macro 计算机输入设备上的显示——但实际上大量设备可以使用单个总线来传递消息。 该协议包括一个寻址字节，随后传输附加数据。128 个设备通常可以通过 7 个寻址位来访问，因为第 8 位用于指示是否要启动读取或写入操作。

这是对协议工作原理的非常详细的介绍，如果您想深入了解，TI 在此处更深入地解释了详细信息。通过 i2c-bus.org还可以获得大量信息。从概念的角度来看，这是一项有趣的技术，但如果您只是想让事情正常运行，好消息是使用它的许多细节都可以通过预先编写的库来处理。

为什么选择 I2C？

如前所述，I2C 的最大优势在于其接线简单，同时仍允许在多个设备之间进行通信。另一种选择是 SPI，它速度更快，能够进行一对多传输，但需要四根线。RS-232 就其本身而言，甚至比 I2C 更简单，因为它不需要上拉电阻，但只能进行一对一通信。值得注意的是，许多 I2C 设备已经包含上拉电阻，因此在这种情况下，您甚至不必添加额外的组件。

人们可能还听说过TWI（双线接口）和SMBus（系统管理总线）这两个术语，它们都是 I2C 的子集。I2C 横幅中还有多种样式，具有不同的功能，包括 8 位和 10 位寻址方案以及从 100kbit/s 到 3.2Mbit/s 的时钟速度。好消息是，经过 39 年的开发和标准化，如果你有一个类似 I2C 的设备，并且你把它扔到总线上，它很有可能会工作。在基于 Arduino 的系统的上下文中，传输是通过预定义引脚上的Wire 库处理的，这使得这更加简单。

Arduino I2C 示例

如上图所示，JC Pro Macro 2可以在其 I2C 引脚上安装 OLED 显示器以获取用户反馈，这些引脚从其“Arduino” Pro 微控制器上的引脚 2 （SDA） 和 3 （SCL） 断开。此处的设置主要是从 Adafruit ssd1306 库示例中复制/粘贴的。我设计了这个设备，我必须做的一个更改是将第 36 行从 0x3D 更改为 0x3C，因为我使用的 eBay 购买的屏幕地址与Adafruit 销售的不同。

在研究本文时，我将 Adafruit 示例代码（地址更改）直接加载到控制我的键盘的 Pro Micro 上。没有任何进一步的修改，它开始在屏幕上显示 Adafruit 示例。请注意，上面显示的代码中的第 35 行不是问题，即使我没有连接复位引脚。不管是不是这个结果，在开发板重置后似乎确实需要一段时间才能重新开始工作，但这通常不是什么大问题。如前所述，如果您的地址正确，一切似乎都可以正常工作。

I2C 扫描仪：轻松获取正确的 I2C 地址

如果您没有正确的地址，一切都不会丢失，并且您不必在在线论坛上闲逛和/或猜测。使用这款 Arduino I2C 扫描仪实际上很容易找到。要安装，只需在 Arduino IDE 库管理器中搜索i2c 扫描仪。将执行示例代码加载到您的开发板上并打开您的串行监视器。如果您有任何 I2C 设备连接到您的 Arduino，它们的地址将通过串行监视器显示。这是一个肯定可以节省大量挫败感的工具！

可以用了！

虽然这个简短的概述应该让您开始您的 I2C 之旅，但仍有大量的设备和技术可供探索。I2C 是一种在设备与设备之间以合理速度进行通信的好方法，适用于许多应用程序，同时使用最少的 GPIO 引脚。

审核编辑：郭婷