一、ESP32-C3 I2C资源简介

1. 简介

ESP8266具有一个I2C控制器，通常称为I2C主机。这个I2C控制器可以用来连接各种I2C外设，如传感器、显示屏等。

在ESP8266上，I2C控制器的引脚分配如下：

• SDA（Serial Data Line）：通信数据线
• SCL（Serial Clock Line）：时钟线

这两个引脚的位置可以根据具体的ESP8266开发板而有所不同。

使用ESP8266的Arduino库，可以通过以下步骤使用ESP8266的I2C功能：

1. 引入Wire库：在Arduino代码中引入Wire库，该库提供了与I2C通信相关的函数。
2. 初始化I2C：在setup()函数中，使用Wire.begin(sda, scl)函数初始化I2C控制器，其中sda和scl是你选择的引脚。
3. 发送和接收数据：使用Wire.beginTransmission()和Wire.endTransmission()函数发送和接收数据。
4. 读写数据：使用Wire.requestFrom()和Wire.write()函数来读写数据。

2. 准备工作

• NodeMCU开发板 1.0
• Arduino 开发工具 2.1.1

二、I2C协议简介

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种用于短距离通信的串行通信协议，通常用于连接芯片之间，比如连接微控制器、传感器、显示屏等。它使用两根信号线（SDA和SCL）来实现通信，具有简单、灵活和多设备连接的特点。

以下是I2C协议的基本通讯过程：

1. 起始条件（Start Condition）：

通信开始前，主设备（通常是微控制器）发送一个起始条件，即将SDA从高电平转换为低电平，然后再将SCL从高电平转换为低电平。这表明通信开始。

2. 设备地址传输（Device Address Transmission）：

主设备会发送要通信的设备的7位地址，最高位是读写位（0表示写操作，1表示读操作）。设备在总线上监听地址，匹配地址的设备响应。

3. 从设备响应（Slave Acknowledgment）：

如果有设备的地址匹配，从设备会发送一个应答位，将SDA拉低表示接受通信。如果没有匹配设备，从设备不发送应答位，SDA保持高电平。

4. 数据传输（Data Transmission）：

主设备发送数据位，从设备每接收一个位都会发送应答位。数据位是一个8位字节，从设备会在每个字节接收完毕后发送应答。

5. 停止条件（Stop Condition）：

通信结束后，主设备发送一个停止条件，即将SDA从低电平转换为高电平，然后再将SCL从低电平转换为高电平。这表明通信结束。

6. 重复起始条件（Repeated Start Condition）：

主设备可以在不释放总线的情况下发送重复的起始条件，用于在一个通信过程中切换到不同的设备。

I2C通信可以实现多主设备和多从设备的连接。在多主设备情况下，主设备之间需要协调以避免冲突。在多从设备情况下，每个从设备都有唯一的地址，主设备可以根据需要与特定的从设备通信。

三、I2C通讯示例

1. 接线

下面示例使用GPIO4作为 SDA引脚， GPIO5作为SCL引脚。

从图上看到，将 OLED 屏的SDA接到 D2引脚， SCL接到 D1引脚。

如果使用ESP32C3-mini-1开发板，则把SDA接到4脚， SCL接到5脚。

2. 基本使用 查询I2C资源地址

#include <Wire.h>
// 自定义 I2C 引脚
#define SDA_PIN 4
#define SCL_PIN 5

void setup() {
  // 初始化I2C总线，指定SDA和SCL引脚
  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);  

  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);  // Leonardo: 等待串口监视器连接
  // 输出开始信息
  Serial.println("I2C Scanner");  
}

void loop() {
  byte error, address;
  int nDevices;
  
  // 输出正在扫描信息
  Serial.println("Scanning...");  

  // 记录找到的设备数量
  nDevices = 0;
  for (address = 1; address < 127; address++) {
    // 启动与指定地址的I2C通信
    Wire.beginTransmission(address);
    // 结束I2C通信并获取错误码
    error = Wire.endTransmission();

    if (error == 0) {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      // 输出找到的设备地址        
      Serial.print(address, HEX);
      // 输出设备找到的标志
      Serial.println("  !"); 

      // 增加找到设备的计数
      nDevices++; 
    } else if (error == 4) {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      // 输出发生错误的地址        
      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
  if (nDevices == 0){
    // 输出没有找到设备的信息
    Serial.println("No I2C devices found");
  }
  else{
    // 输出没有找到设备的信息
    Serial.println("done");
  }
  // 等待5秒进行下一次扫描
  delay(5000);
}

运行结果可以看到I2C的设备（这里是OLED屏）地址是0x3C。

3. 点亮OLED屏

#include <Wire.h>  // 引入Wire库
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

// 在这里定义你的自定义I2C引脚
#define SDA_PIN 4
#define SCL_PIN 5


void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("begin...");
  // 初始化OLED显示屏对象，设置分辨率为128x64
  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
  Adafruit_SSD1306 display = Adafruit_SSD1306(128, 64, &Wire);
  // 初始化OLED显示屏
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();

  // 设置文本样式
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

  // 显示提示信息 Drawing Shapes
  display.setCursor(30, 8);
  display.println("Drawing Shapes");

  // 绘制文本 Square:
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(10, 25);
  display.println("Square:");

  // 在屏幕内部绘制正方形
  display.drawRect(15, 40, 20, 20, SSD1306_WHITE);  // (x, y, width, height, color)

  // 显示文本 Circle:
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(60, 25);
  display.println("Circle:");

  // 在屏幕内部绘制圆
  display.drawCircle(80, 50, 12, SSD1306_WHITE);  // (centerX, centerY, radius, color)


  // 更新显示内容
  display.display();
  Serial.println("end");
}

void loop() {

}

运行示例：