Arduino系列教程十一：I2C

前面几章我们介绍了如何操作Arduino的IO端口。这一章我们讲解一下Arduino的I2C接口编程。本章以Accessory Shiled扩展板中LM75温度传感器为例。在这里我不打算详细介绍LM75芯片，详细信息请查看LM75数据手册。本章示例程序只是简单读取LM75的寄存器并转换为当前温度显示。

前面几章的程序都是写在一个后缀为.ino的工程文件中，而实际应用中这是不可能的，我们的程序通过采用模块化的结构，一个工程包含很多源文件和头文件。例如本章的工程会包含LM75的驱动程序LM75.h，LM75.c；主程序中会调用驱动程序函数读取LM75当前温度。而Arduino IDE创建和编辑头文件和源文件都非常不方便。通常Arduino编程会使用Source Insight软件编辑源代码。从网上下载并安装Source Insigh。界面如图：

示例程序：LM75.h

#ifndef LM75_h

#define LM75_h

 

#define LM75_ADDRESS 0x48

 

#define LM75_TEMP_REGISTER 0

#define LM75_CONF_REGISTER 1

#define LM75_THYST_REGISTER 2

#define LM75_TOS_REGISTER 3

 

class LM75 {

  public:

    LM75 (unsigned char addr);

    float temp ();

  private:

unsigned char address;

};

 

#endif

示例程序：LM75.c

#include "Arduino.h"

#include 

#include "LM75.h"

 

LM75::LM75 (unsigned char addr){

  address = addr;

}

 

float LM75::temp () {

  word regdata;

  Wire.beginTransmission(address);

  Wire.write(LM75_TEMP_REGISTER);

  Wire.endTransmission();

  

  Wire.requestFrom(address, 2);

  regdata = (Wire.read() << 8) | Wire.read();

  return ((float)(regdata >> 5)) * 0.125;

}

示例程序：LM75.ino

#include 

#include 

 

LM75 sensor(LM75_ADDRESS);

void setup (void){

  Serial.begin(9600);

  Wire.begin();

}

 

void loop() {

  Serial.print("Current temp: ");

  Serial.print(sensor.temp());

  Serial.println(" C");

  delay(1000);

}

程序分析：

LM75.h

头文件中先define宏定义LM75的I2C地址和寄存器地址。然后定义类class LM75,类是C++等面向对象语言的概念。LM75类中包含公有成员和私有成员。public表示公有成员，变量和函数可以被外部访问，例如temp函数在主程序中调用。private表示私有成员，只能被内部访问，例如address是内部变量不能被外部使用，只能是LM75类内部的函数能够使用。

LM75.c

驱动源文件中包含Arduino头文件Arduino.h和I2C库的头文件Wire.h。驱动源文件中包含两个函数LM75::LM75 (unsigned char addr)，float LM75::temp ()；注意第一个函数是没有返回类型的，而且函数名和类名一样。这是类的初始化函数，当类被实例化的时候会调用此函数。如主程序中LM75 sensor(LM75_ADDRESS);实例一个LM75的类为sensor，此时就会调用LM75::LM75 (unsigned char addr)函数。函数前面有LM75::表示这个函数属于LM75类的函数。

Wire.beginTransmission(address);

这个函数表示启动I2C传输，address为要传输的I2C设备地址。

Wire.write(LM75_TEMP_REGISTER);

传输寄存器地址到LM75

Wire.endTransmission();

结束I2C传输，发送结束信号，释放I2C总线。

Wire.requestFrom(address, 2);

请求结束两个字节数据

Wire.read()；

I2C接收数据函数

LM75.ino

工程主文件中，包含LM75驱动头文件LM75.h和I2C库的头文件Wire.h。程序开始实例一个LM75类名为sensor,此致会调用LM75初始化函数LM75::LM75 (unsigned char addr)。将LM75私有变化address初始化。Setup()函数中调用Serial.begin(9600)初始化串口，波特率为9600，调用Wire.begin()初始化I2C。

sensor.temp()

这个是指实例LM75类sensor调用类LM75的temp函数读取当前温度。

把附加中的文件放在arduino目录的librarys文件中，重启Arduino IDE。选择File->Examples->LM75->LM75打开工程，编译并上传，打开串口监视器。等待一会儿就是每隔一点显示当前温度值。