Программируем Arduino. Основы работы со скетчами - Монк Саймон

Схема соединения плат для этого примера показана на рис. 7.6. Обратите внимание на то, что модуль TEA5767 имеет встроенные подтягивающие сопротивления на линиях I2C. Однако в данном случае, когда друг к другу подключаются две платы Arduinos, такие резисторы отсутствуют, поэтому понадобится включить свои сопротивления с номиналом 4,7 кОм (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Соединение двух плат Arduino через интерфейс I2C

В платы должны быть загружены разные скетчи. Оба скетча включены в состав примеров для библиотеки Wire. Программа для ведущей платы Arduino находится в меню File—>Example—>Wire—>master_writer (Файл—> Примеры—>Wire—>master_writer), а для ведомой платы — в меню File—> Example—>Wire—>slave_receiver (Файл—>Примеры—>Wire—>slave_receiver).

Запрограммировав обе платы, оставьте ведомую подключенной к компьютеру, чтобы увидеть вывод с этой платы в монитор последовательного порта и обеспечить питание ведущей платы Arduino.

Начнем со скетча в ведущей плате:

#include <Wire.h>

void setup() {

  Wire.begin(); // подключиться к шине i2c (для ведущего устройства

                // адрес не указывается)

}

byte x = 0;

void loop() {

  Wire.beginTransmission(4); // инициализировать передачу устройству #4

  Wire.write("x is ");       // послать 5 байт

  Wire.write(x);             // послать 1 байт

  Wire.endTransmission();    // остановить передачу

  x++;

  delay(500);

}

Этот скетч генерирует сообщение вида x is 1, где 1 — число, увеличивающееся каждые полсекунды. Затем сообщение посылается ведомому устройству с адресом 4, как определено в вызове beginTransmission.

Задача ведомого скетча — принять сообщение от ведущего устройства и вывести его в монитор последовательного порта:

#include <Wire.h>

void setup() {

  Wire.begin(4);                // подключиться к шине i2c с адресом #4

  Wire.onReceive(receiveEvent); // зарегистрировать обработчик события

  Serial.begin(9600);           // открыть монитор последовательного порта

}

void loop() {

  delay(100);

}

// эта функция вызывается всякий раз, когда со стороны ведущего устройства

// поступают очередные данные, эта функция зарегистрирована как обработчик

// события, см. setup()

void receiveEvent(int howMany) {

  while (1 < Wire.available()) { // цикл по всем принятым байтам, кроме

                                 // последнего

    char c = Wire.read();        // прочитать байт как символ

    Serial.print(c);             // вывести символ

  }

  int x = Wire.read();           // прочитать байт как целое число

  Serial.println(x);             // вывести целое число

}

Первое, на что следует обратить внимание в этом скетче, — функции Wire.begin передается параметр 4. Он определяет адрес ведомого устройства на шине I2C, в данном случае 4. Он должен соответствовать адресу, который используется ведущим устройством для отправки сообщений.

СОВЕТ

К одной двухпроводной шине можно подключить множество ведомых плат Arduino при условии, что все они будут иметь разные адреса I2C.

Скетч для ведомой платы отличается от скетча для ведущей платы, потому что использует прерывания для приема сообщений, поступающих от ведущего устройства. Установка обработчика сообщений выполняется функцией onReceive, которая вызывается подобно подпрограммам обработки прерываний (глава 3). Вызов этой функции нужно поместить в функцию setup, чтобы обеспечить вызов пользовательской функции receiveEvent при получении любых поступающих сообщений.

Функция receiveEvent принимает единственный параметр — количество байт, готовых для чтения. В данном случае это число игнорируется. Цикл while читает по очереди все доступные символы и выводит их в монитор последовательного порта. Затем выполняются чтение единственного однобайтного числа в конце сообщения и его вывод в монитор порта. Использование println вместо write гарантирует, что значение байта будет выведено как число, а не символ с соответствующим числовым кодом (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Вывод в монитор порта сообщений, получаемых одной платой Arduino от другой через интерфейс I2C

Платы со светодиодными индикаторами

Еще один широкий спектр устройств I2C — разного рода дисплеи. Наиболее типичными представителями этих устройств являются светодиодные матрицы и семисегментные индикаторы, производимые компанией Adafruit. Они содержат светодиодные дисплеи, смонтированные на печатной плате, и управляющие микросхемы с поддержкой интерфейса I2C. Такое решение избавляет от необходимости использовать большое число контактов ввода/вывода на плате Arduino для управления светодиодным дисплеем и позволяет обойтись всего двумя контактами, SDA и SCL.

Эти устройства (верхний ряд на рис. 7.1) используются вместе с библио­теками, имеющими исчерпывающий набор функций для отображения графики и текста на светодиодных дисплеях компании Adafruit. Больше информации об этих красочных и интересных устройствах можно найти на странице www.adafruit.com/products/902.

Библиотеки скрывают все взаимодействия через интерфейс I2C за своим фасадом, давая возможность пользоваться высокоуровневыми командами, как демонстрирует следующий фрагмент, взятый из примера, входящего в состав библиотеки:

#include <Wire.h>

#include "Adafruit_LEDBackpack.h"

#include "Adafruit_GFX.h"

Adafruit_8x8matrix matrix = Adafruit_8x8matrix();

void setup()

{

  matrix.begin(0x70);

  matrix.clear();

  matrix.drawLine(0, 0, 7, 7, LED_RED);

  matrix.writeDisplay();

}

Часы реального времени DS1307

Еще одно распространенное устройство I2C — модуль часов реального времени DS1307. Для этого модуля также имеется удобная и надежная библиотека, упрощающая взаимодействие с модулем и избавляющая от необходимости иметь дело с фактическими сообщениями I2C. Библиотека называется RTClib и доступна по адресу https://github.com/adafruit/RTClib.

Следующие фрагменты кода тоже взяты из примеров, поставляемых с библиотекой:

#include <Wire.h>

#include "RTClib.h"

RTC_DS1307 RTC;

void setup ()

{

  Serial.begin(9600);

  Wire.begin();

  RTC.begin()

  if (! RTC.isrunning()) {

    Serial.println("RTC is NOT running!");

    // записать в модуль дату и время компиляции скетча

    RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

  }

}

void loop () {

    DateTime now = RTC.now();

    Serial.print(now.year(), DEC);

    Serial.print('/');

    Serial.print(now.month(), DEC);

    Serial.print('/');

    Serial.print(now.day(), DEC);

    Serial.print(" (");

    Serial.print(daysOfTheWeek[now.dayOfTheWeek()]);

    Serial.print(") ");

    Serial.print(now.hour(), DEC);

    Serial.print(':');

    Serial.print(now.minute(), DEC);

    Serial.print(':');

    Serial.print(now.second(), DEC);

    Serial.println();

    delay(1000);

}

Если вам интересно увидеть, как в действительности выполняются взаимодействия через интерфейс I2C, просто загляните в файлы библиотеки. Например, исходный код библиотеки RTClib хранится в файлах RTClib.h и RTClib.cpp. Эти файлы находятся в папке libraries/RTClib.

Например, в файле RTClib.cpp можно найти определение функции now:

DateTime RTC_DS1307::now() {

  Wire.beginTransmission(DS1307_ADDRESS);