引言
IIC（Inter-Integrated Circuit），又称为I²C，是一种简单而高效的多主控器串行通信协议，常用于微控制器和各种外围设备之间的通信。在ESP32系列芯片中，IIC协议被广泛应用于连接各种传感器、存储器和其他支持IIC接口的电子元件。本文将深入探讨ESP32的IIC总线特性，以及如何在实际项目中利用它来与外部设备进行通信。
ESP32的IIC特性
1. 主机与从机模式
ESP32的IIC控制器支持主机和从机两种工作模式。作为主机，ESP32可以发起通信并控制总线时序；作为从机，它可以响应其他设备的通信请求。
2. 多功能引脚
ESP32的IIC接口通常使用SCL（Serial Clock）和SDA（Serial Data）两根线来实现通信。在ESP32C3上，只有一个IIC控制器，但可以通过软件配置选择不同的GPIO引脚来模拟IIC总线，提供灵活性以适应不同的硬件布局。这意味着任何GPIO引脚都可以配置为I2C SDA(数据线)和SCL(时钟线)，但是除了像D34和D35这种只能做输入的引脚。然而，GPIO21 (SDA)和GPIO22 (SCL)通常用作默认的I2C引脚，使人们更容易使用现有的Arduino代码，库和草图。
3. 通信速率
ESP32支持多种IIC通信速率，包括标准速（100kHz）、快速模式（400kHz）以及高速模式（最高3.4MHz，但并非所有设备都支持此速度）。
4. 从机寻址
IIC通信中，主机需要通过7位从机地址来指定目标设备。在ESP32中，地址的高位可以设置为0或1，以确定写入或读取操作的方向。
IIC通信流程
- 起始信号：主机发送一个低电平到高电平的边沿，表示开始传输。
- 从机地址：主机发送7位从机地址，加上1位读/写位（0表示写，1表示读）。
- 应答位：如果从机识别其地址，它会在SDA线上拉低电平以应答；否则，线路保持高电平，主机检测到无应答后结束传输。
- 数据交换：主机和从机之间进行数据传输，每次传输一个字节，每个字节后跟随一个应答位。
- 停止信号：传输结束后，主机发送一个高电平到低电平的边沿，释放总线。
当然，在Arduino应用中，我们并不关注以上实现结节。
应用示例：连接SSD1306 OLED屏幕
连接一个SSD1306 OLED屏幕到ESP32的IIC总线，可以实现文本和图像的显示。以下是一段简单的示例代码片段（使用Arduino IDE和Adafruit_SSD1306库）：
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED屏幕宽度
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED屏幕高度
#define OLED_RESET -1 // 若有硬件复位引脚，则指定，否则设为-1
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
void setup() {
Serial.begin(115200);
// 初始化I2C总线
Wire.begin(21, 18); // ESP32的SCL和SDA引脚，默认值通常是22(SCL)和21(SDA)，这里根据实际情况调整
// 初始化OLED显示屏
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // 地址0x3C是SSD1306的常见I2C地址
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
for(;;); // 如果初始化失败，则进入死循环
}
delay(2000); // 稍作延迟，让屏幕初始化稳定
// 清除屏幕
display.clearDisplay();
display.display();
// 设置文本参数
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
display.setCursor(0, 0);
// 显示文本
display.println("Hello, ESP32!");
display.display();
}
void loop() {
// 在这里可以添加更多动态显示的代码
delay(2000); // 为了演示，每2秒循环一次
}
注意事项
- 上述代码中，
Wire.begin(21, 18)指定了ESP32的SCL和SDA引脚分别为GPIO21和GPIO18，这是一组常用的I2C引脚配置，但具体引脚需根据你的硬件接线和设计进行调整。 0x3C是SSD1306 OLED屏幕的默认I2C地址，但某些模块可能使用其他地址，比如通过跳线设置，务必确认你的屏幕的实际地址。- 请确保你的硬件连接正确，包括电源和I2C线的连接，以及OLED屏幕的复位（如果需要）。
