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是不能创建h文件，c文件编辑的，这非常的不方便。通常Arduino编程会使用Source Insight软件编辑原代码。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 <Wire.h>
#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 <Wire.h>
#include <LM75.h>
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，当类被示例的时候会调试此函数。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输传输，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。
