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12.I2C通信
12.1I2C通信基础
I2C（Inter-IntegratedCircuit）是一种串行通信协议，最初由Philips（现NXP）公司开发，用于在集成电路之间进行短距离、低速率的通信。I2C协议使用两条线进行通信：一条数据线（SDA）和一条时钟线（SCL）。这种简单的两线通信方式使得I2C在多种嵌入式系统中广泛应用，包括传感器、存储器、显示屏等外设。
I2C协议支持多主控设备和多从设备，每个设备都有一个唯一的7位或10位地址。主设备通过发起通信并控制时钟线来与其他从设备进行数据交换。I2C通信的最大优点是其简洁性和可靠性，适用于多种低速通信场景。
12.2ATmega328P的I2C模块
ATmega328P内置了TWI（Two-WireInterface）模块，可以实现I2C通信。TWI模块包括以下主要寄存器：
TWBR：TWI比特率寄存器，用于设置通信速度。
TWSR：TWI状态寄存器，用于存储当前的通信状态。
TWAR：TWI地址寄存器，用于设置从设备的地址。
TWDR：TWI数据寄存器，用于读取和写入数据。
TWCR：TWI控制寄存器，用于控制TWI的操作。
12.3I2C通信的配置
要使用ATmega328P的TWI模块进行I2C通信，需要进行以下配置：
使能TWI模块：通过设置TWCR寄存器的TWEN位来使能TWI模块。
设置通信速度：通过TWBR寄存器设置通信速度。I2C的通信速度通常为100kHz或400kHz。
设置从设备地址：对于从设备，需要通过TWAR寄存器设置其地址。
以下是一个示例代码，展示了如何配置TWI模块：
#includeavr/io.h
#includeutil/delay.h
#defineI2C_BIT_RATE100000//100kHz
#defineF_CPUL//16MHz
voidi2c_init(){
//设置TWI的波特率
TWBR=(F_CPU/I2C_BIT_RATE-16)/2;
//使能TWI模块
TWCR=(1TWEN);
}
voidi2c_start(){
//发送启动信号
TWCR=(1TWSTA)|(1TWEN)|(1TWINT);
//等待启动信号完成
while(!(TWCR(1TWINT)));
}
voidi2c_stop(){
//发送停止信号
TWCR=(1TWSTO)|(1TWEN)|(1TWINT);
//等待停止信号完成
while(TWCR(1TWSTO));
}
voidi2c_write(uint8_tdata){
//将数据写入TWDR寄存器
TWDR=data;
//发送数据并清除TWINT标志
TWCR=(1TWEN)|(1TWINT);
//等待传输完成
while(!(TWCR(1TWINT)));
}
uint8_ti2c_read_ack(){
//读取数据并发送ACK
TWCR=(1TWEN)|(1TWEA)|(1TWINT);
//等待读取完成
while(!(TWCR(1TWINT)));
//返回读取的数据
returnTWDR;
}
uint8_ti2c_read_nack(){
//读取数据并发送NACK
TWCR=(1TWEN)|(1TWINT);
//等待读取完成
while(!(TWCR(1TWINT)));
//返回读取的数据
returnTWDR;
}
uint8_ti2c_get_status(){
//获取TWI状态寄存器的值
returnTWSR0xF8;
}
voidi2c_wait(){
//等待TWI操作完成
while(TWCR(1TWSTO));
}
voidi2c_set_slave_address(uint8_taddress){
//设置从设备地址
TWAR=