I2C通信

基本操作

I2C（アイ・スクエアド・シー，アイ・アイ・シー，Inter-Integrated Circuit）はTWI（2線直列インターフェース）とも呼ばれる．

I2C通信では，1つのマスタデバイスと，1つ以上のスレーブデバイスがある．マイクロコントローラはマスタデバイスとしてもスレーブデバイスとしても設定できる．

SCL（クロック）信号は主にマスタによって制御される．データの転送はSDA（データ）線で行われる．マスタは各スレーブに対し，固有の7ビットアドレスを使って通信を行う．

以下のI2C指定が使える：

I2C指定

"START"信号と"STOP"信号はマスタデバイスのみが送信する．"READ"は入力チャンネルが，"WRITE"は出力チャンネルが使用し，data は入出力チャンネルのどちらでも使うことができる．"ACK"信号と"NACK"信号はデータを受け取るデバイスによって送信され，データを送信するデバイスによって読み取られる．

マイクロコントローラが通信する必要のあるI2Cデバイスの指定は"I2C"オプションで"I2C"->{name₁->{spec₁₁,spec₁₂,…},name₂->{spec₂₁,spec₂₂,…},…}として与えられる．I2Cの name_i は以下の値を取ることができる：

マイクロコントローラに接続されたI2Cデバイスの可能な名前

スレーブのI2Cデバイスについて，指定と共に"ClockFrequency"サブオプションを与えることができる．

マイクロコントローラのI2Cチャンネル：

マスタおよびスレーブモードにおけるI2Cチャンネル

入力チャンネルでは，サブオプション"Conversion"は入ってくるデータがどのように変換され，入力に割り当てられる必要があるのかを指定する．

出力チャンネルでは，サブオプション"Conversion"は出力がどのように変換され，送信される必要があるのかを指定する．

マイクロコントローラがスレーブモードで動作している場合，そのI2CアドレスはMicrocontrollerEmbedCode[sys,<|…,"I2CAddress"->"addr"…|>,…]のように，マイクロコントローラの詳細設定をすべて指定する第2引数で指定しなければならない．

例

ATmega168をマスタとして，Arduino Unoをスレーブとして使用し，また，スレーブのMPU-6050温度センサを使用する．マスタはスレーブMPU-6050から測定値を受け取り，それをスレーブのArduino Unoに送る．スレーブのUnoはデータをシリアルで送り，そのデータはデバイスのフレームワークが読むことができる．

I2Cの接続と，ATmega168の電圧調整器を以下に示す．

マスタはスレーブデバイスと通信を行うために，そのアドレスを知る必要がある．MPU-6050のデータシートから，アドレスは0x68であることが分かる．スレーブのUnoにはその他の有効な任意のアドレスが選べる．

マスタはまずMPU-6050を初期化する．すべてのサンプリング時点において，マスタは自信が送った2バイトを読み込む．

マスタは1つのスレーブから別のスレーブへ2バイトを渡す．

マスタはその後これらのバイトを，クロック周波数が MHzであるスレーブのUnoに書き込む必要がある．

ピン27はマスタATmega168のSDAピンであり，このピンを通してデータの送受信が行われる．入力バイトと出力バイトの変換は，単に通過するだけであるので，同一である．

マスタはスレーブMPU-6050からの生のバイトをスレーブUnoに送る．スレーブUnoは変換計算を行う．

スレーブUnoをマスタからの2バイトを読み込むように設定する必要がある．

MPU-6050のデータシートには，生のバイトを実際の温度の値に変換する方法が指定されている．生のバイトは16ビットの値に変換され，さらに実際の値に変換される．

スレーブがI2Cデータを受信するように設定し，変換を行い，それをシリアルポートで送信する．マスタに呼び出されたときに応答できるようにスレーブのI2Cアドレスも指定しなければならない．

最後に，スレーブからのシリアルデータを受信するようにデバイスフレームワークを設定する．