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esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单

esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单注意: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:

  • 将I2C设备与ESP32连接
  • 使用ESP32扫描I2C地址
  • ESP32使用不同的I2C引脚(更改默认I2C引脚)
  • ESP32使用两个I2C总线接口
  • 我们将使用Arduino IDE对ESP32进行编程,因此在继续本教程之前,您应该在Arduino IDE中安装ESP32插件。
  • 具有多个I2C器件的ESP32
  • 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:

  • 一个主设备有多个从设备:例如,您的ESP32使用I2C从BME280传感器读取数据,并将传感器读数写入I2C OLED显示屏。
  • 多个主设备控制同一个从设备:例如,两个ESP32板将数据写入同一I2C OLED显示器。
  • 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:

  • 标准模式(100 Kbit / s)
  • 快速模式(400 Kbit / s)
  • 高达5 MHz,但受到SDA上拉强度的限制
  • 7位/ 10位寻址模式
  • 双寻址模式。用户可以对命令寄存器进行编程以控制I²C接口,从而具有更大的灵活性
  • 将I2C设备与ESP32连接

    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。

    esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单(1)

    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。

    esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单(2)

    ESP32使用不同的I2C引脚(更改默认I2C引脚)

    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。

    esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单(3)

    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:

  • 将两个外设都连接到ESP32的SCL和SDA线路;
  • 在代码中,通过其地址引用每个外围设备;
  • 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);

    }

    esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单(4)

    多个I2C设备(相同地址)

    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。

  • 更改设备的I2C地址;
  • 使用I2C多路复用器。
  • 更改I2C地址

    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。

    esp32有多少个模拟引脚:ESP32 I2C通讯原来是这样的 讲的详细就这么简单(5)

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