Библиотека AVR для работы с шиной I2C и с часами реального времени PCF8583. Библиотека AVR для работы с шиной I2C и с часами реального времени PCF8583 Библиотека для работы с шиной i2c

Wire.requestFrom(address, quantity) — Используется мастером для запроса байтов от ведомого устройства. Эти байты могут быть получены с помощью методов available() и read() . Размер буфера такой же 32 байта .

• address : 7-битный адрес устройства, у которого запрашиваются байты;
• quantity : количество запрашиваемых байтов;

Wire.available() — Возвращает количество байтов, доступных для получения с помощью read() .

Ну и пример с записью в память строки «Hello Word»:

#include #define EEPROM_ADDRESS 0x53 word address = 0; char data_send = "Hello Word" ; void setup() { Wire.begin(); // Serial.begin(9600); Serial.print("Write byte to EEPROM memory..."); Serial.println (data_send); Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDRESS); Wire.write(address >> 8); Wire.write(address & 0xFF); Wire.write(data_send); byte status= Wire.endTransmission(); if (status == 0)Serial.println ("Ок"); delay(10); Serial.println("Read byte from EEPROM memory..."); Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDRESS); Wire.write(address >> 8); Wire.write(address & 0xFF); status= Wire.endTransmission(); if (status == 0)Serial.println ("Ок"); // stop transmitting Wire.requestFrom(EEPROM_ADDRESS, (byte)10); byte data = 0; for (int i=0 ; i<10 ;i++) { if (Wire.available()) { data = Wire.read(); } Serial.write (data); } } void loop() { }

Организация памяти:

Так как в datasheet об этом написано смутно. Я на практике пытался разобраться с этим. В datasheet написано что память микросхемы организована как 512 страниц по 64 байта . Что это значит? Если мы захотим записать больше 64 байт сразу,скажем по адресу 0x40(адрес начало второй страницы), при выходе адреса за границы страницы внутренний счетчик микросхемы сбросит адрес на начало страницы . А лишние байты будут записаны в начало страницы и сотрут данные которые были там записаны.

Для чтения таких ограничений нету, в даташипе написано только то что когда вы достигнете конца адресов вас автоматически перекинет на начало (адрес 0х00).

На этом я думаю все. Вы конечно можете скачать уже готовую библиотеку для EEPROM , дума сможете и написать свою. Главное мы разобрались в основном принципе работы.

Arduino - стандартный микроконтроллер, получивший широкое признание у инженеров, мастеров и преподавателей благодаря своей простоте, невысокой стоимости и большому разнообразию плат расширения. Платы расширения, подключаемые к основной плате Arduino, позволяют выходить в Интернет, управлять роботами и домашней автоматикой.

Простые проекты на основе Arduino не вызывают сложностей в реализации. Но, вступив на территорию, не охваченную вводными руководствами, и увеличивая сложность проектов, вы быстро столкнетесь с проблемой нехватки знаний - врагом всех программистов.

Эта книга задумана как продолжение бестселлера «Programming Arduino: Getting Started with Sketches». Несмотря на то что эта книга включает краткое повторение основ из книги «Programming Arduino», она познакомит читателя с более продвинутыми аспектами программирования плат Arduino.

На разных моделях Arduino интерфейс I2C подключается к разным контактам. Например, в модели Uno используются контакты A4 и A5 - линии SDA и SCL соответственно, а в модели Leonardo используются контакты D2 и D3. (Подробнее о линиях SDA и SCL рассказывается в следующем разделе.) На обеих моделях линии SDA и SCL выводятся также на колодку, находящуюся рядом с контактом AREF (рис. 7.3).

В табл. 7.1 перечисляются наиболее распространенные модели платы Arduino и контакты, соответствующие интерфейсу I2C.

Рис. 7.3. Контакты I2C на плате Arduino Uno

Таблица 7.1. Контакты I2C в разных моделях Arduino

Протокол I2C

Для передачи и приема данных через интерфейс I2C используются две линии (отсюда второе название - двухпроводной интерфейс, Two Wire Interface). Эти две линии называют также тактовой линией (Serial Clock Line, SCL) и линией данных (Serial Data Line, SDA). На рис. 7.4 изображена временная диаграмма сигнала, передаваемого через интерфейс I2C.

Рис. 7.4. Временная диаграмма сигнала, передаваемого через интерфейс I2C

Ведущее устройство генерирует тактовые импульсы на линии SCL, и, когда имеются данные для передачи, отправитель (ведущее или ведомое устройство) выводит линию SDA из третьего состояния (в режим цифрового выхода) и посылает данные в виде логических нулей и единиц в моменты положительных импульсов тактового сигнала. По окончании передачи вывод тактовых импульсов может быть остановлен, и линия SDA возвращается в третье состояние.

Библиотека Wire

Можно, конечно, генерировать описанные ранее импульсы самостоятельно, управляя битами, то есть включая и выключая цифровые выходы программно. Но чтобы упростить нам жизнь, в составе программного обеспечения для Arduino имеется библиотека Wire, принимающая на себя все сложности, связанные с синхронизацией, и позволяющая нам просто посылать и принимать байты данных.

Чтобы задействовать библиотеку Wire, ее сначала нужно подключить командой

#include

Инициализация I2C

В большинстве случаев плата Arduino играет роль ведущего устройства на любой шине I2C. Чтобы инициализировать Arduino как ведущее устройство, нужно выполнить команду begin в функции setup, как показано далее:

Обратите внимание: поскольку в данном случае плата Arduino действует как ведущее устройство, ей не нужно присваивать адрес. Если бы плата настраивалась на работу в режиме ведомого устройства, нам пришлось бы присвоить адрес в диапазоне от 0 до 127, передав его как параметр, чтобы уникально идентифицировать плату на шине I2C.

Отправка данных ведущим устройством

Чтобы отправить данные устройству на шине I2C, сначала нужно выполнить функцию beginTransmission и передать ей адрес устройства-получателя:

Wire.beginTransmission(4);

Отправка данных устройствам на шине I2C может производиться побайтно или целыми массивами типа char, как показано в следующих двух примерах:

Wire.send(123); // передача байта со значением 123

Wire.send("ABC"); // передача строки символов "ABC"

По окончании передачи должна вызываться функция endTransmission:

Wire.endTransmission();

Прием данных ведущим устройством

Чтобы принять данные от ведомого устройства, сначала нужно указать количество ожидаемых байтов вызовом функции requestFrom:

Wire.requestFrom(4, 6); // запросить 6 байт у устройства с адресом 4

В первом аргументе этой функции передается адрес ведомого устройства, от которого ведущее устройство желает получить данные, а во втором аргументе - количество байтов, которое ожидается получить. Ведомое устройство может передать меньшее количество байтов, поэтому, чтобы определить, были ли получены данные и сколько байтов действительно получено, необходимо использовать функцию available. Следующий пример (взят из пакета примеров, входящих в состав библиотеки Wire) демонстрирует, как ведущее устройство принимает все полученные данные и выводит их в монитор последовательного порта:

#include

Wire.begin(); // подключиться к шине i2c (для ведущего

// устройства адрес не указывается)

Serial.begin(9600); // инициализировать монитор последовательного порта

Wire.requestFrom(8, 6); // запросить 6 байт у ведомого устройства #8

while (Wire.available()) { // ведомое устройство может прислать меньше

char c = Wire.read(); // принять байт как символ

Библиотека Wire автоматически буферизует входящие данные.

Примеры использования I2C

Любое устройство I2C должно иметь сопроводительное техническое описание, где перечисляются поддерживаемые им сообщения. Такие описания необходимы, чтобы конструировать сообщения для отправки ведомым устройствам и интерпретировать их ответы. Однако для многих устройств I2C, которые можно подключить к плате Arduino, существуют специализированные библиотеки, обертывающие сообщения I2C в простые и удобные функции. Фактически, если вам придется работать с каким-то устройством, для которого отсутствует специализированная библиотека, опубликуйте собственную библиотеку для всеобщего использования и заработайте себе несколько очков в карму.

Даже если полноценная библиотека поддержки того или иного устройства отсутствует, часто в Интернете можно найти полезные фрагменты кода, демонстрирующие работу с устройством.

УКВ-радиоприемник TEA5767

В первом примере, демонстрирующем взаимодействие с устройством I2C, библиотека не используется. Здесь осуществляется обмен фактическими сообщениями между Arduino и модулем TEA5767. Данный модуль можно купить в Интернете очень недорого, он легко подключается к плате Arduino и используется как УКВ-приемник, управляемый Arduino.

Самый сложный этап - подключение устройства. Контактные площадки очень маленькие и расположены очень близко друг к другу, поэтому многие предпочитают смастерить или купить адаптер для подключения к плате.

На рис. 7.5 изображена схема подключения модуля к Arduino.

Рис. 7.5. Подключение модуля TEA5767 к плате Arduino Uno через интерфейс I2C

Техническое описание модуля TEA5767 можно найти по адресу www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/General/TEA5767.pdf . Описание содержит массу технической информации, но, если пробежать взглядом по документу, можно заметить раздел с подробным описанием сообщений, распознаваемых устройством. В документации указывается, что TEA5767 принимает сообщения длиной 5 байт. Далее приводится полностью работоспособный пример, выполняющий настройку частоты сразу после запуска. На практике же обычно требуется несколько иной механизм настройки, например на основе кнопок и жидкокристаллического дисплея.

// sketch_07_01_I2C_TEA5767

#include

setFrequency(93.0); // МГц

void setFrequency(float frequency)

byte frequencyH = frequencyB >> 8;

Wire.beginTransmission(0x60);

Wire.write(frequencyH);

Wire.write(frequencyL);

Wire.write(0xB0);

Wire.write(0x10);

Wire.write(0x00);

Wire.endTransmission();

Весь код, представляющий для нас интерес в этом примере, находится в функции setFrequency. Она принимает вещественное число - частоту в мегагерцах. То есть, если вы пожелаете собрать и опробовать этот проект, узнайте частоту, на которой вещает местная радиостанция с хорошим сильным сигналом, и вставьте ее значение в вызов setFrequency в функции setup.

Чтобы преобразовать вещественное значение частоты в двухбайтное представление, которое можно послать в составе пятибайтного сообщения, нужно выполнить некоторые арифметические операции. Эти операции выполняет следующий фрагмент:

unsigned int frequencyB = 4 * (frequency * 1000000 + 225000) / 32768;

byte frequencyH = frequencyB >> 8;

byte frequencyL = frequencyB & 0XFF;

Команда >> сдвигает биты вправо, то есть операция >> 8 сдвинет старшие 8 бит в сторону младших на 8 двоичных разрядов. Оператор & выполняет поразрядную операцию И (AND), которая в данном случае сбросит старшие 8 бит и оставит только младшие. Более полное обсуждение операций с битами вы найдете в главе 9.

Остальной код в функции setFrequency инициализирует передачу сообщения I2C ведомому устройству с адресом 0x60, который закреплен за приемником TEA5767. Затем осуществляется последовательная передача 5 байт, начиная с 2 байт частоты.

Прочитав документацию, вы узнаете о множестве других возможностей, доступных посредством разных сообщений, например о сканировании диапазона, выключении одного или двух каналов вывода звука и выборе режима моно/стерео.

В приложении мы еще вернемся к этому примеру и создадим библиотеку для Arduino, чтобы упростить работу с модулем TEA5767.

Взаимодействие между двумя платами Arduino

Во втором примере используются две платы Arduino, одна действует как ведущее устройство I2C, а другая - как ведомое. Ведущее устройство будет посылать сообщения ведомому, которое, в свою очередь, будет выводить их в монитор последовательного порта, чтобы можно было наглядно убедиться, что схема работает.

Схема соединения плат для этого примера показана на рис. 7.6. Обратите внимание на то, что модуль TEA5767 имеет встроенные подтягивающие сопротивления на линиях I2C. Однако в данном случае, когда друг к другу подключаются две платы Arduinos, такие резисторы отсутствуют, поэтому понадобится включить свои сопротивления с номиналом 4,7 кОм (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Соединение двух плат Arduino через интерфейс I2C

В платы должны быть загружены разные скетчи. Оба скетча включены в состав примеров для библиотеки Wire. Программа для ведущей платы Arduino находится в меню File->Example->Wire->master_writer (Файл-> Примеры->Wire->master_writer), а для ведомой платы - в меню File-> Example->Wire->slave_receiver (Файл->Примеры->Wire->slave_receiver).

Запрограммировав обе платы, оставьте ведомую подключенной к компьютеру, чтобы увидеть вывод с этой платы в монитор последовательного порта и обеспечить питание ведущей платы Arduino.

Начнем со скетча в ведущей плате:

#include

Wire.begin(); // подключиться к шине i2c (для ведущего устройства

// адрес не указывается)

Wire.beginTransmission(4); // инициализировать передачу устройству #4

Wire.write("x is "); // послать 5 байт

Wire.write(x); // послать 1 байт

Wire.endTransmission(); // остановить передачу

Этот скетч генерирует сообщение вида x is 1, где 1 - число, увеличивающееся каждые полсекунды. Затем сообщение посылается ведомому устройству с адресом 4, как определено в вызове beginTransmission.

Задача ведомого скетча - принять сообщение от ведущего устройства и вывести его в монитор последовательного порта:

#include

Wire.begin(4); // подключиться к шине i2c с адресом #4

Wire.onReceive(receiveEvent); // зарегистрировать обработчик события

Serial.begin(9600); // открыть монитор последовательного порта

// эта функция вызывается всякий раз, когда со стороны ведущего устройства

// поступают очередные данные, эта функция зарегистрирована как обработчик

// события, см. setup()

void receiveEvent(int howMany) {

while (1 < Wire.available()) { // цикл по всем принятым байтам, кроме

// последнего

Serial.print(c); // вывести символ

Serial.println(x); // вывести целое число

Первое, на что следует обратить внимание в этом скетче, - функции Wire.begin передается параметр 4. Он определяет адрес ведомого устройства на шине I2C, в данном случае 4. Он должен соответствовать адресу, который используется ведущим устройством для отправки сообщений.

СОВЕТ

К одной двухпроводной шине можно подключить множество ведомых плат Arduino при условии, что все они будут иметь разные адреса I2C.

Скетч для ведомой платы отличается от скетча для ведущей платы, потому что использует прерывания для приема сообщений, поступающих от ведущего устройства. Установка обработчика сообщений выполняется функцией onReceive, которая вызывается подобно подпрограммам обработки прерываний (глава 3). Вызов этой функции нужно поместить в функцию setup, чтобы обеспечить вызов пользовательской функции receiveEvent при получении любых поступающих сообщений.

Функция receiveEvent принимает единственный параметр - количество байт, готовых для чтения. В данном случае это число игнорируется. Цикл while читает по очереди все доступные символы и выводит их в монитор последовательного порта. Затем выполняются чтение единственного однобайтного числа в конце сообщения и его вывод в монитор порта. Использование println вместо write гарантирует, что значение байта будет выведено как число, а не символ с соответствующим числовым кодом (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Вывод в монитор порта сообщений, получаемых одной платой Arduino от другой через интерфейс I2C

Платы со светодиодными индикаторами

Еще один широкий спектр устройств I2C - разного рода дисплеи. Наиболее типичными представителями этих устройств являются светодиодные матрицы и семисегментные индикаторы, производимые компанией Adafruit. Они содержат светодиодные дисплеи, смонтированные на печатной плате, и управляющие микросхемы с поддержкой интерфейса I2C. Такое решение избавляет от необходимости использовать большое число контактов ввода/вывода на плате Arduino для управления светодиодным дисплеем и позволяет обойтись всего двумя контактами, SDA и SCL.

Библиотеки скрывают все взаимодействия через интерфейс I2C за своим фасадом, давая возможность пользоваться высокоуровневыми командами, как демонстрирует следующий фрагмент, взятый из примера, входящего в состав библиотеки:

#include

#include "Adafruit_LEDBackpack.h"

#include "Adafruit_GFX.h"

Adafruit_8x8matrix matrix = Adafruit_8x8matrix();

matrix.begin(0x70);

matrix.drawLine(0, 0, 7, 7, LED_RED);

matrix.writeDisplay();

Часы реального времени DS1307

Еще одно распространенное устройство I2C - модуль часов реального времени DS1307. Для этого модуля также имеется удобная и надежная библиотека, упрощающая взаимодействие с модулем и избавляющая от необходимости иметь дело с фактическими сообщениями I2C. Библиотека называется RTClib и доступна по адресу https://github.com/adafruit/RTClib .

Следующие фрагменты кода тоже взяты из примеров, поставляемых с библиотекой:

#include

#include "RTClib.h"

Serial.begin(9600);

if (! RTC.isrunning()) {

Serial.println("RTC is NOT running!");

// записать в модуль дату и время компиляции скетча

RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

DateTime now = RTC.now();

Serial.print(now.year(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(now.month(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(now.day(), DEC);

Serial.print(" (");

Serial.print(daysOfTheWeek);

Serial.print(") ");

Serial.print(now.hour(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(now.minute(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(now.second(), DEC);

Serial.println();

Если вам интересно увидеть, как в действительности выполняются взаимодействия через интерфейс I2C, просто загляните в файлы библиотеки. Например, исходный код библиотеки RTClib хранится в файлах RTClib.h и RTClib.cpp. Эти файлы находятся в папке libraries/RTClib.

Например, в файле RTClib.cpp можно найти определение функции now:

DateTime RTC_DS1307::now() {

Wire.beginTransmission(DS1307_ADDRESS);

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(DS1307_ADDRESS, 7);

uint8_t ss = bcd2bin(Wire.read() & 0x7F);

uint8_t mm = bcd2bin(Wire.read());

uint8_t hh = bcd2bin(Wire.read());

uint8_t d = bcd2bin(Wire.read());

uint8_t m = bcd2bin(Wire.read());

uint16_t y = bcd2bin(Wire.read()) + 2000;

return DateTime (y, m, d, hh, mm, ss);

Функция Wire.read возвращает значения в двоично-десятичном формате (Binary-Coded Decimal, BCD), поэтому они преобразуются в байты с помощью библиотечной функции bcd2bin.

В формате BCD байт делится на два 4-битных полубайта. Каждый полубайт представляет одну цифру двузначного десятичного числа. Так, число 37 в формате BCD будет представлено как 0011 0111. Первые четыре бита соответствуют десятичному значению 3, а вторые четыре бита - значению 7.

В заключение

В этой главе вы познакомились с интерфейсом I2C и приемами его использования для организации взаимодействий плат Arduino с периферийными устройствами и другими платами Arduino.

В следующей главе мы исследуем еще одну разновидность последовательного интерфейса, используемого для взаимодействий с периферией. Он называется 1-Wire . Этот интерфейс не получил такого широкого распространения, как I2C, но он используется в популярном датчике температуры DS18B20.

Описание библиотеки Wire

Данная библиотека позволяет вам взаимодействовать с I2C / TWI устройствами. На платах Arduino с компоновкой R3 (распиновка 1.0) SDA (линия данных) и SCL (линия тактового сигнала) находятся на выводах около вывода AREF. Arduino Due имеет два I2C / TWI интерфейса: SDA1 и SCL1 находятся около вывода AREF, а дополнительные линии находятся на выводах 20 и 21.

В таблице ниже показано, где расположены TWI выводы на разных платах Arduino.

Начиная с Arduino 1.0, данная библиотека наследует функции Stream , что делает ее совместимой с другими библиотеками чтения/записи. Из-за этого send() и receive() были заменены на read() и write() .

Примечание

Существуют 7- и 8-битные версии адресов I2C. 7 битов идентифицируют устройство, а восьмой бит определяет, идет запись или чтение. Библиотека Wire использует 7 битные адреса. Если у вас есть техническое описание или пример кода, где используется 8-битный адрес, вам нужно откинуть младший бит (т.е. сдвинуть значение на один бит вправо), получив адрес от 0 до 127. Однако адреса от 0 до 7 не используются, так как зарезервированы, поэтому первым адресом, который может быть использован, является 8. Обратите внимание, что при подключении выводов SDA/SCL необходимы подтягивающие резисторы. Для более подробной информации смотрите примеры. На плате MEGA 2560 есть подтягивающие резисторы на выводах 20 и 21.

Описание методов

Wire.begin()

Инициализирует библиотеку Wire и подключается к шине I2C как ведущий (мастер) или ведомый. Как правило, должен вызываться только один раз.

Синтаксис

Wire.begin(address)

Параметры

address: 7-битный адрес ведомого устройства (необязательно); если не задан, плата подключается к шине как мастер.

Возвращаемое значение

Пример

Примеры для ведомого устройства смотрите в примерах к методам onReceive() и onRequest() . Примеры для ведущего устройства смотрите в примерах к остальным методам. .

Wire.requestFrom()

Используется мастером для запроса байтов от ведомого устройства. Эти байты могут быть получены с помощью методов available() и read() .

Если этот аргумент равен true , то requestFrom() после запроса посылает сообщение STOP, освобождая шину I2C.

Если этот аргумент равен false , то requestFrom() после запроса посылает сообщение RESTART. Шина не освобождается, что мешает другому устройству-мастеру влезть между сообщениями. Это позволяет одному ведущему устройству посылать несколько запросов, пока оно контролирует шину.

Синтаксис

Wire.requestFrom(address, quantity)

Wire.requestFrom(address, quantity, stop)

Параметры

• address: 7-битный адрес устройства, у которого запрашиваются байты;
• quantity: количество запрашиваемых байтов;
• stop: boolean . true посылает сообщение STOP после запроса. false посылает сообщение RESTART после запроса, сохраняя соединение активным.

byte: количество байтов, возвращенных от ведомого устройства.

Пример

Wire.beginTransmission()

Начинает передачу на ведомое I2C устройство с заданным адресом. После него последовательность байтов для передачи ставится в очередь с помощью функции write() , и их передача с помощью вызова endTransmission() .

Синтаксис

Wire.beginTransmission(address)

Параметры

address: 7-битный адрес устройства, на которое необходимо передать данные.

Возвращаемое значение

Пример

Wire.endTransmission()

Завершает передачу на ведомое устройство, которая была начата методом beginTransmission() и передает байты, которые были поставлены в очередь методом write() .

Для совместимости с определенными I2C устройствами, начиная с Arduino 1.0.1, requestFrom() принимает аргумент логического типа данных, меняющий его поведение.

Если этот аргумент равен true , то requestFrom() после передачи посылает сообщение STOP, освобождая шину I2C.

Если этот аргумент равен false , то requestFrom() после передачи посылает сообщение RESTART. Шина не освобождается, что мешает другому устройству-мастеру влезть между сообщениями. Это позволяет одному ведущему устройству посылать несколько передач, пока оно контролирует шину.

По умолчанию этот аргумент равен true .

Синтаксис

Wire.endTransmission()

Wire.endTransmission(stop)

Параметры

stop: boolean . true посылает сообщение STOP после передачи. false посылает сообщение RESTART после передачи, сохраняя соединение активным.

Возвращаемое значение

byte , который указывает на состояние передачи:

• 0: успех;
• 1: данные слишком длинны для заполнения буфера передачи;
• 2: принят NACK при передаче адреса;
• 3: принят NACK при передаче данных;
• 4: остальные ошибки.

Смотрите пример к методу write() .

Wire.write()

Записывает данные от ведомого устройства в отклик на запрос от ведущего устройства, или ставит в очередь байты для передачи от мастера к ведомому устройству (между вызовами beginTransmission() и endTransmission()).

Синтаксис

Wire.write(value)

Wire.write(string)

Wire.write(data, length)

Параметры

• value: значение для передачи, один байт.
• string: строка для передачи, последовательность байтов.
• data: массив данных для передачи, байты.
• length: количество байтов для передачи.

byte: write() возвращает количество записанных байтов, хотя чтение этого количества не обязательно.

Пример #include byte val = 0; void setup() { Wire.begin(); // подключиться к шине i2c } void loop() { Wire.beginTransmission(44); // передача на устройство #44 (0x2c) // адрес устройства задан в техническом описании Wire.write(val); // отправить байт значения Wire.endTransmission(); // остановить передачу val++; // увеличить значение if(val == 64) // если дошли до 64-го значения (max) { val = 0; // начать с начала } delay(500); }

Wire.available()

Возвращает количество байтов, доступных для получения с помощью read() . Этот метод должен вызываться на ведущем устройстве после вызова requestFrom() или на ведомом устройстве внутри обработчика onReceive() .

Синтаксис

Wire.available()

Параметры

Возвращаемое значение

Количество байтов, доступных для чтения.

Пример

Смотрите пример к методу read() .

Wire.read()

Считывает байт, который был передан от ведомого устройства к ведущему после вызова requestFrom() , или который был передан от ведущего устройства к ведомому.

Синтаксис

Параметры

Возвращаемое значение

byte: очередной принятый байт.

Пример #include byte val = 0; void setup() { Wire.begin(); // подключиться к шине i2c (адрес для мастера не обязателен) Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт для вывода } void loop() { Wire.requestFrom(2, 6); // запросить 6 байтов от ведомого устройства #2 while(Wire.available()) // ведомое устройство может послать меньше, чем запрошено { char c = Wire.read(); // принять байт как символ Serial.print(c); // напечатать символ } delay(500); }

Wire.setClock()

Изменяет тактовую частоту для связи по шине I2C. У ведомых I2C устройств нет минимальной рабочей тактовой частоты, однако обычно используется 100 кГц.

Синтаксис

Wire.setClock(clockFrequency)

Параметры

clockFrequency: значение частоты (в герцах) тактового сигнала. Принимаются значения 100000 (стандартный режим) и 400000 (быстрый режим). Некоторые процессоры также поддерживают 10000 (низкоскоростной режим), 1000000 (быстрый режим плюс) и 3400000 (высокоскоростной режим). Чтобы убедиться, что необходимый режим поддерживается, обращайтесь к технической документации на конкретный процессор.

Возвращаемое значение

Wire.onReceive()

Регистрирует функцию, которая будет вызываться, когда ведомое устройство принимает передачу от мастера.

Синтаксис

Wire.onReceive(handler)

Параметры

handler: функция, которая должна будет вызываться, когда ведомое устройство принимает данные; она должна принимать один параметр int (количество байтов, прочитанных от мастера) и ничего не возвращать, т.е.:

void myHandler(int numBytes)

Возвращаемое значение

Пример

#include void setup() { Wire.begin(8); // подключиться к i2c шине с адресом #8 Wire.onReceive(receiveEvent); // зарегистрировать обработчик события Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт для вывода } void loop() { delay(100); } // функция, которая будет выполняться всякий раз, когда от мастера принимаются данные // данная функция регистрируется как обработчик события, смотрите setup() void receiveEvent(int howMany) { while (1 < Wire.available()) // пройтись по всем до последнего { char c = Wire.read(); // принять байт как символ Serial.print(c); // напечатать символ } int x = Wire.read(); // принять байт как целое число Serial.println(x); // напечатать число }

Wire.onRequest()

Регистрирует функцию, которая будет вызываться, когда мастер запрашивает данные от ведомого устройства.

Синтаксис

Wire.onRequest(handler)

Параметры

handler: функция, которая должна будет вызываться, она не принимает параметров и ничего не возвращает, т.е.:

void myHandler()

Возвращаемое значение

Пример

Код для платы Arduino, работающей в качестве ведомого устройства:

#include void setup() { Wire.begin(8); // подключиться к i2c шине с адресом #8 Wire.onRequest(requestEvent); // зарегистрировать обработчик события } void loop() { delay(100); } // функция, которая будет выполняться всякий раз, когда мастером будут // запрошены данные // данная функция регистрируется как обработчик события, смотрите setup() void requestEvent() { Wire.write("hello "); // ответить сообщением }

Why another I2C library?

The standard I2C library for the Arduino is the Wire library . While this library is sufficient most of the time, there are situations when it cannot be used:

• the I2C pins A4/A5 (or SDA/SCL) are in use already for other purposes,
• the code shall run on both an ATmega processor with 16 MHz and an ATtiny processor with 1 MHz ,
• you are short on memory (flash and RAM).

Features

• compatible with all 8-bit AVR MCUs
• can make use of almost any pin
• clock stretching (by slaves) supported
• timeout on clock stretching
• timeout on ACK polling for busy devices (new!)
• internal MCU pullup resistors can be used (new!)
• very lightweight (roughly 250 bytes of flash and 0 byte of RAM, except for call stack)
• very fast (standard and fast mode on UNO, 33 kHz with 1 MHz CPU clock)
• Optional Wire library compatible interface
• no bus arbitration (i.e., only one master allowed on bus)
• supports only master mode
• GPL license

Using the library

Alternative Interface

Meanwhile, I have written a wrapper around SoftI2CMaster that emulates the Wire library (master mode only). It is another C++-header file called SoftWire .h which you need to include instead of SoftI2CMaster .h . Directly after this include statement you need to create a Wire instance.

This interface sacrifices some of the advantages of the original library, in particular its small footprint, but comes handy if you need a replacement of the original Wire library. The following table lists the memory requirements.

В этой статье мы сделали попытку собрать в одном месте ссылки на все самые популярные библиотеки Ардуино, а также подготовили подборку наиболее популярных библиотек. Рано или поздно, любой ардуинщик сталкивается с необходимостью использования той или иной библиотеки. Ведь использование готового кода сильно сокращает время на программирование. Надеемся, что собранные в одном месте и снабженные ссылками для скачивания и короткими примерами использования, сведения о популярных библиотеках помогут вам в ваших проектах.

Библиотека ардуино – это некий программный код, хранящийся не в скетче, а во внешних файлах, которые можно подключить к вашему проекту. В библиотеке хранятся различные методы и структуры данных, которые нужны для упрощения работы с датчиками, индикаторами, модулями и другими компонентами. Использование готовых программ существенно упрощает работу над проектами, потому что можно сосредоточиться на основной логике, не тратя время на множество мелочей.

Сегодня создано огромное количество библиотек, которые можно легко найти и скачать в интернете. Подавляющее большинство библиотек распространяются по свободной лицензии, поэтому необходимости в поиске “пиратских” версий нет. Главное, это научиться .

Стандартные библиотеки Ардуино

Начать знакомство с библиотеками лучше с официального сайта, на котором можно найти внушительный список стандартных модулей и ссылки на официальные библиотеки партнеров.

Список встроенных библиотек (они поставляются вместе с дистрибутивом Arduino IDE):

• EEPROM
• Ethernet / Ethernet 2
• Firmata
• LiquidCrystal
• Servo
• SoftwareSerial
• Stepper

Подборка библиотек в одном архиве

Если у вас нет времени на детальный анализ множества сайтов и вы хотите скачать все необходимое для работы с внешними устройствами Ардуино в одном архиве, мы подготовили список 40 самых популярных библиотек. Просто и распакуйте его содержимое (папку libraries) в папку Arduino.

Библиотеки для экранов, индикаторов и дисплеев

Библиотека I2C

Библиотека, предназначенная для работы периферийного устройства по протоколу I2C.

Пример использования:

#ifndef I2C_MASTER_H

#define I2C_MASTER_H

void I2C_init (void) – создание объекта, настройка на правильную частоту для шины.

uint8_t I2C_start () – установка соединения с новым устройством.

uint8_t I2C_write() – запись данных на текущее устройство.

uint8_t I2C_read_ack() – считывание байта с устройства, запрос следующего байта.

Библиотека LiquidCrystal

Стандартная библиотека, установленная в Arduino IDE. Предназначена для управления жидкокристаллическими дисплеями LCD.

Пример использования:

#include . Также, чтобы не ошибиться при написании, можно подключить через меню Sketch – Import Library – LiquidCrystal.

Конструктор класса – LiquidCristal(…). Аргументами являются rs, rw, en, do…d7. Первые 3 соответствую выводам сигналов RS, RW и Enable. Выводы d соответствуют номерам шин данных, к которым подключен дисплей.

void begin(cols, rows) – метод, который инициализирует интерфейс дисплея. Аргументами являются количество знаков в строке (cols) и число строк (rows). Этот метод должен задаваться первым.

void createChar(num, data) – метод, необходимый для создания пользовательских символов.

Библиотека UTFT

Стандартная библиотека, необходимая для работы Ардуино с TFT экранами разных типов. Все поддерживаемые дисплеи представлены в сопроводительном документе с библиотекой.

Пример использования:

#include

UTFT(); – создание экземпляра UTFT.

textRus(char*st, int x, int y); – метод, позволяющий выводить строку из указателя. Например, char *dht = “Температура,С”;

textRus(string st, int x, int y); – вывод строки с указанием в параметре. Например, g.textRus(“Температура, С”, 0, 20);

Библиотека LedControl

Позволяет управлять семисегментными дисплеями, объединять массив из светодиодов в одну матрицу.

Пример использования:

#include

LedControl lc1= LedControl();

– требуется для инициализации библиотеки. Должна состоять из четырех аргументов – номера пинов, к которым подключен дисплей (первые 3 аргумента) и количество подключенных чипов.

writeArduinoOn7Segment() – отображение на дисплее всех чисел от 0 до 15. Использует функции setChar() для символов a и d и setRow() для создания макета пропущенных символов.

LedControl.shutdown() – отключение изображения.

setIntensity() – контроль яркости.

Библиотеки для работы с датой и временем ардуино

Библиотека RTClib

Библиотека для работы с часами реального времени, упрощающая взаимодействие с Ардуино.

Пример использования:

#include

RTC_DS1307 RTC; – выбор датчика (в данном случае DS1307).

rtc.adjust(DateTime(Date, Time)); – настройка времени и календаря.

dayOfTheWeek () – вывод дня недели. Аргумент от 0 до 6, 0 – воскресенье.

Библиотека Timelib

Позволяет Ардуино получать информацию о дате и времени в данный момент.

Пример использования:

#include

Time(); – создание экземпляра.

setTime (t); – установка времени. Аргумент t – час, минута, секунда, день, месяц и год.

timeStatus(); – показывает, установлено ли время.

adjustTime(adjustment); – настройка времени.

Библиотека Ds1307

Библиотека для удобного взаимодействия часов DS1307 с Ардуино c использованием библиотеки Wire.

Пример использования:

#include

class DS1307RTC – создание объекта DS1307.

SetTime() – установка времени.

get() – считывает RTC, возвращает полученную дату в формате POSIX.

Set(time_t t) – запись даты в RTC

Библиотека DS 3231

Предназначена для управления датой и временем в модуле ds3231.

#include “ds3231.h”

DS3231 Clock(SDA, SCL); – создание объекта DS3231, подключение к линии тактирования и линии данных.

getTime(); – считывание даты и времени с часов.

setDate(date, mon, year); – установка даты.

Системные библиотеки ардуино

Библиотека EEPROM

Стандартная библиотека. Предназначена для работы с энергонезависимой памятью (запись данных, их чтение).

Пример использования:

#include

EEPROM.read(); – создание объекта, считывание байта по адресу из энергонезависимой памяти.

EEPROM.write(address, value)– запись байта в энергонезависимую память.

EEPROM.put() – запись строк чисел с плавающей запятой.

EEPROM.get() – чтение строк и чисел с плавающей запятой.

Библиотека SoftwareSerial

Библиотека, которая позволяет реализовывать последовательные интерфейсы с любых цифровых пинов. Также позволяет создавать несколько последовательных портов, которые работают на скорости до 115200 бод.

#include

SoftwareSerial mySerial(RX, TX) – создание объекта, аргументы – выводы, к которым подключены RX и TX.

Serial.begin(); – устанавливает скорость порта для связи ардуино и компьютера.

mySerial.overflow() – проверка входного буфера на переполнение.

Библиотека Math

Включает в себя большое количество математических функций для работы с числами с плавающей запятой.

Пример использования:

#include

Math(); – создание экземпляра Math.

Serial.print(“cos num = “); – возвращает косинус числа.

Serial.println (fmod (double__x, double__y)); – возвращает числа по модулю.

Библиотека Scheduler

Предназначена для работы с Arduino Due, позволяет работать в режиме многозадачности. Пока является экспериментальной библиотекой.

Пример использования:

#include

Scheduler; – создание экземпляра.

Scheduler.startLoop() – позволяет добавить функцию, которая будет выполняться вместе с loop().

yield() – позволяет передать управление другим задачам.

Библиотеки серво моторов и шаговых двигателей

Библиотека Servo

Стандартная библиотека. Необходима для управления серводвигателями и часто используется в робототехнических проектах с манипуляторами.

Пример использования:

#include

Servo myservo; – создание объекта для серводвигателя..

myservo.attach(); – номер выхода, к которому подключен серводвигатель.

myservo.write(180, 30, true); – движение на 180 градусов, скорость 30, ожидание окончания движения.

Библиотека Stepper

Небходима для управления шаговым униполярным и биполярным двигателем.

#include

const int stepsPerRevolution = ; – количество шагов, за которое двигатель проходит полный поворот.

Stepper myStepper = Stepper(steps, pin1, pin2) – создает экземпляр класса с указанным количеством шагов и выводами, к которым подключается двигатель.

Библиотеки датчиков ардуино

Библиотека DHT

#include < DHT.h>

DHT dht(DHTPIN, DHT11); – инициализирует датчик (в данном случае DHT11).

dht.begin(); – запуск датчика.

float t = dht.readTemperature(); – считывание текущего значения температуры в градусах Цельсия.

Библиотека DallasTemperature

Предназначается для работы с датчиками Dallas. Работает совместно с библиотекой OneWire.

#include

DallasTemperature dallasSensors(&oneWire); – передача объекта oneWire для работы с датчиком.

положить ее в регистр.

printTemperature(sensorAddress); – запрос получить измеренное значение температуры.

Библиотека Ultrasonic

Обеспечивает работу Ардуино с ультразвуковым датчиком измерения расстояния HC-SR04.

#include

Ultrasonic ultrasonic (tig , echo) – объявление объекта, аргументы – контакт Trig и контакт Echo.

dist = ultrasonic.distanceRead(); – определение расстояния до объекта. Агрумент – сантиметры(СМ) или дюймы (INC).

Timing() – считывание длительности импульса на выходе Echo, перевод в необходимую систему счисления.

Библиотека ADXL345

Предназначается для работы с акселерометром ADXL345.

Пример использования:

#include

ADXL345_ADDRESS – создание объекта, указание его адреса.

ADXL345_REG_DEVID – идентификация устройства.

ADXL345_REG_OFSX – смещение по оси Х.

ADXL345_REG_BW_RATE – управление скоростью передачи данных.

Библиотека BME280

Предназначается для работы с датчиком температуры, влажности и давления BME280.

Пример использования:

#include

BME280_ADDRESS – создание объекта BME280, указание его адреса.

begin(uint8_t addr = BME280_ADDRESS); – начало работы датчика.

getTemperature – получение измеренной температуры.

getPressure – получение измеренного давления.

Библиотека BMP280

Требуется для работы с датчиком атмосферного давления BMP280.

Пример использования:

#include

BMP280_CHIPID – создание экземпляра, указание его адреса.

getTemperature(float *temp); – получение измеренной температуры.

getPressure(float *pressure); – получение измеренного значения давления.

Библиотека BMP085

Требуется для работы с датчиком давления BMP085.

Пример использования:

#include

Adafruit_BMP085 bmp; – создание экземпляра BMP085.

dps.init(MODE_ULTRA_HIGHRES, 25000, true); – измерение давления, аргумент 25000 – высота над уровнем моря (в данном случае 250 м. над уровнем моря).

dps.getPressure(&Pressure); – определение давления.

Библиотека FingerPrint

Требуется для работы со сканером отпечатков пальцев.

Пример использования :

#include

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial); – объявление объекта Finger. Параметр – ссылка на объектр для работы с UART, кокторому подключен модуль.

finger.begin(); – инициализация модуля отпечатков пальцев.

Func_sensor_communication(); – вызов модуля отпечатков пальцев.

Библиотеки коммуникации

Библиотека Wire

Требуется для работы с двухпроводным интерфейсом I2C.

Пример использования:

#include

Wire.begin() – инициализация библиотеки, подключение к шине I2C.

Wire.requestFrom() – запрос мастером байтов от ведомого устройства.

Wire.beginTransmission() – начало передачи на ведомое устройство.

Библиотека Irremote

Требуется для работы ардуино с ИК приемником.

Пример использования:

#include

IRrecv irrecv(RECV_PIN); – пин, к которому подключен ИК приемник.

SetPinAndButton(int ir1,int ir2,int pin) – позволяет настроить определенный выход на срабатывание при заданных значениях ir1, ir2.

Библиотека GSM

Требуется для соединения через GSM-плату с сетью GSM/GRPS. С ее помощью можно реализовать операции, свершаемые GSM-телефоном, работать с голосовыми вызовами и подключаться к сети интернет через GRPS.

Пример использования:

#include

GSM GSMAccess – инициализирует экземпляр класса.

gprs.powerOn() – включение питания.

GPRS – настройка подключения к интернету.

GSM – управление радио-модемом.

Библиотека RFID

Требуется для соединения Ардуино и RFID -модуля.

Пример использования:

#include

RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); – создание экземпляра rfid, аргументы – пины, к которым подключен модуль.

rfid.init(); – инициализация модуля RFID.

Библиотека MFRC 522

Требуется для соединения Ардуино и MFRC522 -модуля.

Пример использования:

#include

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); – создание экземпляра MFRC522, аргументами указаны выходы, к которым подключен модуль.

mfrc522.PCD_Init(); – инициализация MFRC522.

Библиотека Ethershield

Новая версия https://github.com/jcw/ethercard

Требуется для подключения Ардуино к локальной сети или сети интернет. Библиотека больше не поддерживается, более новая версия Ethercard. Также существует стандартная библиотека Ethernet.

Пример использования:

#include «EtherShield.h»

#include

EtherShield es = EtherShield (); – подготовка веб-страницы

ether.begin(sizeof Ethernet::buffer, mymac,); – начало работы, аргументы – адрес Mac и номер порта, к которому подключен выход CS.

Библиотека Nrf24l01

Требуется для работы с RF24-радиомодулем.

Пример использования:

#include “RF24.h”

RF24 – Конструктор создает новый экземпляр драйвера. Перед тем, как использовать, нужно создать экземпляр и указать пины, к которым подключен чип (_cepin: контакт модуля Enable, cspin: контакт модуля Select).

Begin – начало работы чипа.

setChannel – каналы для связи RF.

setPayloadSize – установка фиксированного размера передачи.

getPayloadSize – получение фиксированного размера.

Библиотека TinyGPS

Требуется для чтения сообщений GPGGA и GPRMC. Помогает считывать данные о положении, дате, времени, высоте и других параметрах.

Пример использования:

#include

TinyGPS gps; – создание экземпляра TinyGPS.

encode () – подача на объект последовательных данных по одному символу.

gps.stats() – метод статистики. Показывает, получены корректные данные или нет.

Библиотеки в Arduino IDE

Среди всего разнообразия библиотек можно выделить 3 основных группы:

• Встроенные – это библиотеки, изначально установленные в среде Arduino IDE. Их не нужно скачивать и устанавливать дополнительно, они доступны для использования в программе сразу после запуска среды разработки.
• Дополнительные – это библиотеки, которые нужно самостоятельно скачивать устанавливать. Обычно такой вид библиотек разрабатывает производитель датчиков, сенсоров и других компонентов для облегчения работы с ардуино.
• Зависимые библиотеки – устанавливаются как помощник дополнительной библиотеки, отдельно от нее не работает.

Самым простым способом работы с библиотеками в ардуино является использование встроенных возможностей среды разработки Arduino IDE. Об этом мы поговорим в отдельной статье.