I2C

一、I2C 概述：

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种广泛应用于嵌入式系统的通信协议，尤其适用于主从架构下的短距离通信。它最早由飞利浦（现在的NXP）公司开发，主要用于在集成电路内部以及设备之间的低速通信。以下是I2C协议的一些关键特性和工作原理：

物理层

I2C使用两根线进行数据传输：SCL（时钟线）和SDA（数据线）。
两根线通过上拉电阻接到高电平，这样通信可以使用“线与”（Wired-AND）方式，方便多主多从架构。
SCL和SDA线分别传输时钟和数据，因此I2C通信是同步的。

架构

I2C采用主从（Master-Slave）结构。每次通信时只有一个主设备，但可以有多个从设备。
主设备负责生成时钟信号和启动/停止信号。
从设备根据地址识别是否是目标通信对象。

通信流程

起始条件（Start Condition）：主设备将SDA线从高拉到低，而SCL保持高电平，表示通信的开始。
地址传输：主设备发送从设备地址（7位或10位），并在末尾加入一个读/写位（0表示写，1表示读）。
应答（ACK）：从设备接收到地址后，如果地址匹配，就会拉低SDA线应答。
数据传输：在数据传输过程中，每发送一个字节（8位）后，从设备都需要发送应答位。
停止条件（Stop Condition）：主设备将SDA线从低拉到高，而SCL保持高电平，表示通信结束。

二、演示功能概述

本例程将使用 I2C 协议读取传感器数据并打印出来温湿度数值。

三、准备硬件环境

3.1 核心板

本文主要以 Air780EHV 核心板为例进行演示。

Air780EHV 核心板

参考：硬件环境清单第二章节内容，准备以及组装好硬件环境。

3.2 aht10 温湿度传感器一个

购买连接

3.3 780EHV 与 aht10 接线图如下

3.3.1 780EHV核心板接线端

3.3.2 aht10接线端

3.3.3 注意

当您使用Air780EHV核心板，通过外扩插针的I2C1管脚，外接I2C接口的传感器时，请注意：

Air780EHV内部没有为I2C1/I2C0两路I2C接口加上拉电阻，如果不是使用Air780EHV核心板进行调试，请务必需要在自己的电路上加上拉电阻；

四、软件环境

在开始实践本示例之前，先筹备一下软件环境：

1. Luatools 工具；

2. 内核固件文件（底层core固件文件）：LuatOS-SoC_V2007_Air780EHV；参考项目使用的内核固件(当前版本仅供测试使用)；

3. luatos 需要的脚本和资源文件

右键点我,另存为,下载完整压缩文件包

lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件；

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到 Air780EHV 核心板，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到 Air780EHV 核心板中。

五、使用 I2C 读取 aht10 软硬件资料：

5.1 API接口介绍：

i2c-api地址

5.2 I2C硬件参考资料

Air780EHV 可支持 1 路通用I2C1 和 1 路可复用I2C0。

I2C1 配置：

兼容 Philips I2C 标准协议。

支持 Fast mode （400Kbps）和 Slow mode（100Kbps）。

只支持 master 模式，不支持 slave 模式。

理论上最多可支持 127 个从设备。

管脚名	类型	模组管脚号	电压域	描述
I2C_SCL	IO	67	VDD_EXT	I2C 时钟信号，用作 I2C 时需外加上拉
I2C_SDA	IO	66	VDD_EXT	I2C 数据信号，用作 I2C 时需外加上拉

I2C1 的参考电路如下：

Air780EHV 的 I2C1 接口电压是 1.8V/3.3V 可配置。

软件上：可通过 pm.ioVol(pm.IOVOL_ALL_GPIO, 3300) 设置，该函数设置所有GPIO的电压域，参数为 3300 表示 3.3V，参数为 1800 表示 1.8V。

硬件上：通过 780EHV的管脚100（IO_Volt_Set）设置，该管脚悬空是3.0v，接地下拉是1.8V。能够满足大部分外设的直接需求，但是如果要和 5V 或者以上电平的外设通信，那就必须要加电平转换电路。

5.3 aht10介绍

aht10特点：

完全校准
数字输出，I2C接口
低功耗
优异的长期稳定性
DFN型封装 - 可回流焊接
工作电压范围是2.1~3.6V.
I2C速率支持400k

六、代码示例介绍

6.1 ant10 温湿度传感器简介：

ant10 是使用 I2C 协议进行通信的温湿度传感器。设备地址：0x38（7位地址）通信速率：支持标准模式(100kHz)和快速模式(400kHz)

数据读取流程首先我们可以发送 aht20 的 7 位从机地址 +1 位读写位（写 0 读 1），然后再发送测量命令(0xAC 0x33 0x00)，等待测量完成（约80ms）读取6字节数据：字节1：状态字字节2-3：湿度数据(高16位) 字节4-5：温度数据(高16位) 字节6：CRC校验(可选)

6.2 demo 介绍

首先设置IO电平、初始化 i2c

--电平设置为3.3v
pm.ioVol(pm.IOVOL_ALL_GPIO, 3300)
--设置gpio2输出,给camera_sda、camera_scl引脚提供上拉
gpio.setup(2, 1)

i2cid = 1
i2c_speed = i2c.FAST

i2c.setup(i2cid,i2c_speed)
--初始化,传入i2c_id
aht10.init(i2cid)

然后每2秒读取一次温湿度数据。

while 1 do
    local aht10_data = aht10.get_data()
    log.info("aht10_data", "aht10_data.RH:"..(aht10_data.RH*100).."%","aht10_data.T"..(aht10_data.T).."℃")
    sys.wait(2000)


end

七、功能验证：

7.1 传感器初始化成功

成功使用 I2C 协议读取到 aht10 传感器的温湿度数值。

7.2 读取温湿度数值

成功使用 I2C 协议读取到 aht10 传感器的温湿度数值。

八、总结

本例程使用 i2c 协议读取了 aht10 传感器传输的温湿度数值。

常见问题

1、i2c 每次读写数据前都需要 setup 一次吗？

不需要

正常的业务逻辑为：

i2c.setup

…此处可以多次读写数据

i2c.close

setup 之后，只要没有 close，就可以反复读写数据

一旦执行了 close，下次读写数据前，必须再次 setup

2、i2c 通信时模块可以做从设备吗？

注意：模块 I2C 只能做主设备，(虽然有内部上拉电阻，但是暂时还未实现软件配置)使用时需要外部上拉，在配置 FAST 速率时，上拉电阻阻值不要大于 4.7K。

3、i2c 设备 7 位的地址为 0x38 ，需要我手动转换到 8 位地址吗？

这里 i2c_addr 地址是 7bit 地址

如果 i2c 外设手册中给的是 8bit 地址，需要把 8bit 地址右移 1 位，赋值给 i2c_addr 变量

如果 i2c 外设手册中给的是 7bit 地址，直接把 7bit 地址赋值给 i2c_addr 变量即可