esp32自带唯一识别码（I2C通讯详细说明以及应用程序讲解）
esp32自带唯一识别码（I2C通讯详细说明以及应用程序讲解）注意：在许多分支板上，SDA线也可能标记为SDI，SCL线也可能标记为SCK。I2C通信协议使用两条线共享信息。一个用于时钟信号（SCL），另一个用于发送和接收数据（SDA）。I²C是一个同步，多主，多从通信协议。您可以连接：我们在ESP32中多次使用此协议与外部设备（例如传感器和显示器）进行通信。在这种情况下，ESP32是主芯片，外部设备是从芯片。ESP32通过其两个I2C总线接口支持I2C通信，这两个接口可以用作I2C主设备或从设备，具体取决于用户的配置。根据ESP32数据表，ESP32的I2C接口支持：
ESP32具有两个I2C总线接口，可用作I2C主站或从站。在本教程中，我们将使用Arduino IDE查看与ESP32的I2C通信协议：如何选择I2C引脚，将多个I2C设备连接到同一总线以及如何使用两个I2C总线接口。
在本教程中，我们将介绍以下概念：
1. 相同的总线，不同的地址
2. 相同的地址·
ESP32 I2C通讯协议介绍I²C是一个同步，多主，多从通信协议。您可以连接：
我们在ESP32中多次使用此协议与外部设备（例如传感器和显示器）进行通信。在这种情况下，ESP32是主芯片，外部设备是从芯片。
ESP32 I2C总线接口ESP32通过其两个I2C总线接口支持I2C通信，这两个接口可以用作I2C主设备或从设备，具体取决于用户的配置。根据ESP32数据表，ESP32的I2C接口支持：
I2C通信协议使用两条线共享信息。一个用于时钟信号（SCL），另一个用于发送和接收数据（SDA）。
注意：在许多分支板上，SDA线也可能标记为SDI，SCL线也可能标记为SCK。
SDA和SCL线为低电平有效，因此应使用电阻将其上拉。对于5V器件，典型值为4.7k Ohm；对于3.3V器件，典型值为2.4k Ohm。
我们在项目中使用的大多数传感器都是已内置电阻的分线板。因此，通常，当您处理此类电子元件时，您无需为此担心。
将I2C器件连接到ESP32通常很简单，只需将GND连接到GND，将SDA连接到SDA，将SCL连接到SCL并将正电源连接到外围设备通常为3.3V（但这取决于您使用的模块）。
将ESP32与Arduino IDE结合使用时，默认的I2C引脚为GPIO 22（SCL）和GPIO 21（SDA），但您可以将代码配置为使用任何其他引脚。
通过I2C通信，总线上的每个从站都有其自己的地址，此十六进制数允许ESP32与每个设备通信。
I2C地址通常可以在组件的数据表中找到。但是，如果很难查明，则可能需要运行I2C查找程序以查明I2C地址。
您可以使用以下程序找到设备的I2C地址。
#include <Wire.h>
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(115200);
Serial.println("\nI2C Scanner");
}
void loop() {
byte error address;
int nDevices;
Serial.println("Scanning...");
nDevices = 0;
for(address = 1; address < 127; address ) {
Wire.beginTransmission(address);
error = Wire.endTransmission();
if (error == 0) {
Serial.print("I2C device found at address 0x");
if (address<16) {
Serial.print("0");
}
Serial.println(address HEX);
nDevices ;
}
else if (error==4) {
Serial.print("Unknow error at address 0x");
if (address<16) {
Serial.print("0");
}
Serial.println(address HEX);
}
}
if (nDevices == 0) {
Serial.println("No I2C devices found\n");
}
else {
Serial.println("done\n");
}
delay(5000);
}
您会在串口监视器中看到类似的内容。此特定示例适用于。
使用ESP32，您几乎可以将任何引脚设置为具有I2C功能，您只需要在代码中进行设置即可。
将ESP32与Arduino IDE配合使用时，请使用Wire.h库与使用I2C的设备进行通信。使用此库，您可以按以下方式初始化I2C：
Wire.begin(I2C_SDA I2C_SCL);
因此，您只需要在I2C_SDA和I2C_SCL变量上设置所需的SDA和SCL GPIO 。
但是，如果您使用库与这些传感器进行通信，则这可能无法正常工作，选择其他引脚可能会有些棘手。发生这种情况是因为，如果在初始化库时不传递自己的Wire实例，这些库可能会覆盖您的引脚。
在这种情况下，您需要仔细查看.cpp库文件，并了解如何传递自己的TwoWire参数。
例如，如果您仔细看一下，您会发现可以将自己的TwoWire传递给begin（）方法。
因此，使用其他引脚（例如，GPIO 33作为SDA和GPIO 32作为SCL）从BME280读取示例程序如下。
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define I2C_SDA 33
#define I2C_SCL 32
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
TwoWire I2CBME = TwoWire(0);
Adafruit_BME280 bme;
unsigned long delayTime;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("BME280 test"));
I2CBME.begin(I2C_SDA I2C_SCL 100000);
bool status;
status = bme.begin(0x76 &I2CBME);
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor check wiring!");
while (1);
}
Serial.println("-- Default Test --");
delayTime = 1000;
Serial.println();
}
void loop() {
printValues();
delay(delayTime);
}
void printValues() {
Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bme.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bme.readPressure() / 100.0F);
Serial.println(" hPa");
Serial.print("Approx. Altitude = ");
Serial.print(bme.readAltitude(SEALEVELPRESSURE_HPA));
Serial.println(" m");
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(bme.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.println();
}
让我们看一下使用其他I2C引脚的相关部分。
首先，在I2C_SDA和I2C_SCL变量上定义新的I2C引脚。在这种情况下，我们使用的是GPIO 33和GPIO 32。
#define I2C_SDA 33
#define I2C_SCL 32
创建一个新的TwoWire实例。在这种情况下，它称为I2CBME。这只是创建一个I2C总线。
TwoWire I2CBME = TwoWire(0);
在setup（）中，使用您先前定义的引脚初始化I2C通信。第三个参数是时钟频率。
I2CBME.begin(I2C_SDA I2C_SCL 400000);
最后，用您的传感器地址和TwoWire对象初始化一个BME280对象。
status = bme.begin(0x76 &I2CBME);
之后，您可以对bme对象使用常规方法来请求温度，湿度和压力。
注意：如果您使用的库在其文件中使用诸如wire.begin（）之类的语句，则可能需要注释该行，以便可以使用自己的引脚。
具有多个I2C器件的ESP32如前所述，每个I2C设备都有其自己的地址，因此可能在同一总线上具有多个I2C设备。
多个I2C设备（相同的总线，不同的地址）当我们有多个具有不同地址的设备时，如何设置它们很简单：
看下面的示例，该示例从BME280传感器（通过I2C）获取传感器读数，并将结果显示在I2C OLED显示器上。
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH SCREEN_HEIGHT &Wire -1);
Adafruit_BME280 bme;
void setup() {
Serial.begin(115200);
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC 0x3C)) {
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
for(;;);
}
bool status = bme.begin(0x76);
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor check wiring!");
while (1);
}
delay(2000);
display.clearDisplay();
display.setTextColor(WHITE);
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setCursor(0 0);
display.print("Temperature: ");
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0 10);
display.print(String(bme.readTemperature()));
display.print(" ");
display.setTextSize(1);
display.cp437(true);
display.write(167);
display.setTextSize(2);
display.print("C");
display.setTextSize(1);
display.setCursor(0 35);
display.print("Humidity: ");
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0 45);
display.print(String(bme.readHumidity()));
display.print(" %");
display.display();
delay(1000);
}
由于OLED和BME280具有不同的地址，因此我们可以使用相同的SDA和SCL线，而不会出现任何问题。OLED显示地址为0x3C，BME280地址为0x76。
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC 0x3C)) {
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
for(;;);
}
bool status = bme.begin(0x76);
if (!status) {
Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor check wiring!");
while (1);
}
但是，如果您有多个具有相同地址的外设怎么办？例如，多个OLED显示器或多个BME280传感器？有几种解决方案。
许多分线板都可以选择根据其电路更改I2C地址。例如，看下面的OLED显示器。
通过将电阻器放在一侧或另一侧，可以选择不同的I2C地址。其他组件也会发生这种情况。
使用I2C多路复用器但是，在前面的示例中，这仅允许您在同一总线上具有两个I2C显示器：一个具有0x3C地址，另一个具有0x3D地址。
此外，有时更改I2C地址并非易事。因此，为了在同一I2C总线中拥有多个具有相同地址的设备，您可以使用I2C多路复用器，如TCA9548A，它允许您与多达8个具有相同地址的设备进行通信。
要使用ESP32的两个I2C总线接口，您需要创建两个TwoWire实例。
TwoWire I2Cone = TwoWire(0);
TwoWire I2Ctwo = TwoWire(1)
然后，以所需的频率在所需的引脚上初始化I2C通信。
void setup() {
I2Cone.begin(SDA_1 SCL_1 freq1);
I2Ctwo.begin(SDA_2 SCL_2 freq2);
}
然后，您可以使用Wire.h库中的方法与I2C总线接口进行交互。
一个更简单的替代方法是使用预定义的Wire（）和Wire1（）对象。Wire（）。begin（）使用默认引脚和默认频率在第一条I2C总线上创建I2C通信。对于Wire1.begin（），您应该传递所需的SDA和SCL引脚以及频率。
setup(){
Wire.begin();
Wire1.begin(SDA_2 SCL_2 freq);
}
这种方法允许您使用两条I2C总线，其中一条使用默认参数。
为了更好地了解其工作原理，我们来看一个简单的示例，该示例从两个BME280传感器读取温度，湿度和压力。
每个传感器都连接到不同的I2C总线。
· I2C总线1：使用GPIO 27（SDA）和GPIO 26（SCL）;
· I2C总线2：使用GPIO 33（SDA）和GPIO 32（SCL）;
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define SDA_1 27
#define SCL_1 26
#define SDA_2 33
#define SCL_2 32
TwoWire I2Cone = TwoWire(0);
TwoWire I2Ctwo = TwoWire(1);
Adafruit_BME280 bme1;
Adafruit_BME280 bme2;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("BME280 test"));
I2Cone.begin(SDA_1 SCL_1 100000);
I2Ctwo.begin(SDA_2 SCL_2 100000);
bool status1 = bme1.begin(0x76 &I2Cone);
if (!status1) {
Serial.println("Could not find a valid BME280_1 sensor check wiring!");
while (1);
}
bool status2 = bme2.begin(0x76 &I2Ctwo);
if (!status2) {
Serial.println("Could not find a valid BME280_2 sensor check wiring!");
while (1);
}
Serial.println();
}
void loop() {
Serial.print("Temperature from BME1= ");
Serial.print(bme1.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Humidity from BME1 = ");
Serial.print(bme1.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.print("Pressure from BME1 = ");
Serial.print(bme1.readPressure() / 100.0F);
Serial.println(" hPa");
Serial.println("--------------------");
Serial.print("Temperature from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Humidity from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.print("Pressure from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readPressure() / 100.0F);
Serial.println(" hPa");
Serial.println("--------------------");
delay(5000);
}
让我们看一下使用两个I2C总线接口的相关部分。
定义要使用的SDA和SCL引脚：
#define SDA_1 27
#define SCL_1 26
#define SDA_2 33
#define SCL_2 32
创建两个TwoWire对象（两个I2C总线接口）：
TwoWire I2Cone = TwoWire(0);
TwoWire I2Ctwo = TwoWire(1);
创建Adafruit_BME280库的两个实例以与您的传感器进行交互：bme1和bme2。
Adafruit_BME280 bme1;
Adafruit_BME280 bme2;
在定义的引脚和频率上初始化I2C通信：
I2Cone.begin(SDA_1 SCL_1 100000);
I2Ctwo.begin(SDA_2 SCL_2 100000);
然后，应使用正确的地址和I2C总线初始化bme1和bme2对象。bme1使用I2Cone：
bool status = bme1.begin(0x76 &I2Cone);
而bme2用途I2Ctwo：
bool status1 = bme2.begin(0x76 &I2Ctwo);
现在，您可以在bme1和bme2对象上使用Adafruit_BME280库中的方法来读取温度，湿度和压力。
另一种选择
为了简单起见，可以使用预定义的Wire（）和Wire1（）对象：
· Wire（）：在默认引脚GPIO 21（SDA）和GPIO 22（SCL）上创建I2C总线
· Wire1（SDA_2，SCL_2，freq）：以所需的频率在定义的SDA_2和SCL_2引脚上创建I2C总线。
这是相同的示例，但是使用此方法。现在，您的一个传感器使用默认引脚，另一个传感器使用GPIO 32和GPIO 33。
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#define SDA_2 33
#define SCL_2 32
Adafruit_BME280 bme1;
Adafruit_BME280 bme2;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println(F("BME280 test"));
Wire.begin();
Wire1.begin(SDA_2 SCL_2);
bool status1 = bme1.begin(0x76);
if (!status1) {
Serial.println("Could not find a valid BME280_1 sensor check wiring!");
while (1);
}
bool status2 = bme2.begin(0x76 &Wire1);
if (!status2) {
Serial.println("Could not find a valid BME280_2 sensor check wiring!");
while (1);
}
Serial.println();
}
void loop() {
Serial.print("Temperature from BME1= ");
Serial.print(bme1.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Humidity from BME1 = ");
Serial.print(bme1.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.print("Pressure from BME1 = ");
Serial.print(bme1.readPressure() / 100.0F);
Serial.println(" hPa");
Serial.println("--------------------")
Serial.print("Temperature from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Humidity from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readHumidity());
Serial.println(" %");
Serial.print("Pressure from BME2 = ");
Serial.print(bme2.readPressure() / 100.0F);
Serial.println(" hPa");
Serial.println("--------------------");
delay(5000);
}
您应该在串口监视器上同时获得两个传感器的读数。
在本教程中，您了解了有关ESP32的I2C通信协议的更多信息。希望对您有帮助。
