Arduino | I2C練習(1)：使用兩個Arduino做溝通

千里始於足下，動手做才知道Arduino的好玩

I2C的原理

I2C的原理請參見<I2C原理參考>，黑修斯此篇只有簡單介紹。
I2C通訊是利用兩條實體線進行的通訊機制，分別為序列資料線(SDA) 與序列時脈線(SCL)，中間需要串聯上拉電阻。

主控端數量：可以多個
連線速率： 100kbps標準模式 400Kbps快速模式 3.4Mbps高速模式
確認機制：有，收到資料會發送通知資料

實驗器材

Arduino UNO 開發板
Arduino MEGA 2560 開發板
1.8K Ω 的電阻 2個
杜邦線6條

實驗項目

使用兩個Arduino 開發板做溝通---單方面回傳hello
使用兩個Arduino 開發板做溝通---透過指令回傳

1.使用兩個arduino做溝通---單方面回傳hello

程式是參考趙英傑老師的書<超圖解Arduino互動設計入門第二版>，用來熟悉I2C的軟體端操作，另外I2C可不是只有透過程式可以操作，也可以使用硬體的方式才操作。

動作設定

主從端設定

Arduino UNO	主端(Master)
Arduino MEGA 2560	從端(Client)

接線設定
UNO GND <---> MEGA 2560 GND
UNO 5V <---> 1.8K Ω 的電阻 <---> UNO SDA <---> MEGA 2560 SDA
UNO 5V <---> 1.8K Ω 的電阻 <---> UNO SCL <---> MEGA 2560 SCL

動作說明

主端(Arduino UNO)不斷發送"hello"的字串，透過I2C給從端3號(為Arduino MEGA 2560，黑修斯設定為從端3號)，並透過Serial印出。

開啟序列埠來觀察

將Arduino MEGA 2560與電腦連接，開啟序列埠觀察。

主端(Arduino UNO)程式碼：本人是設定給Arduino UNO

	/*
	時間：2018/05/24
	作者：黑修斯(陳建仲)
	版本v1
	程式名稱：I2C測試程式---用於兩個arduino溝通---單方面回傳hello
	說明：I2C主端的程式設定
	*/
	#include <Wire.h> //插入I2C函式庫<Wire>

	void setup(){
	Wire.begin(); //I2C位址與連線設定，主端不用設
	}

	void loop(){
	Wire.beginTransmission(3); //開始傳送，指定給從端3號
	Wire.write("hello \n"); //寫入訊息 hello \n
	Wire.endTransmission(); //結束通訊
	}

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從端(Arduino MEGA 2560)程式碼：本人是設定給Arduino MEGA 2560，並定址為3號從端

	/*
	時間：2018/05/24
	作者：黑修斯(陳建仲)
	版本v1.01
	程式名稱：I2C測試程式---用於兩個arduino溝通---單方面回傳hello
	說明：說明：I2C從端的程式設定
	*/
	#include <Wire.h>

	void setup(){
	Wire.begin(3); //I2C位址與連線設定，這裡設定為3號
	Wire.onReceive(receiveEvent); //當收到I2C訊號時，啟動的動作
	Serial.begin(9600); //Serial輸出鮑率為9600
	}

	void loop(){
	delay(100); //延遲0.1秒
	}
	//自定義的接收後的啟動副程式
	void receiveEvent(int numBytes){
	while(Wire.available()){ //判斷Wire.available()有沒有訊號
	char c = Wire.read(); //將傳入的訊號Wire.read()指定給字串C
	Serial.print(c); //透過Serial印出字串C的內容
	}
	}

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最後，你可以觀察到，確定有收到主端Arduino UNO透過I2C發過來的訊號。

2.使用兩個arduino做溝通---透過指令回傳

實驗二與實驗一的線路接法相同，差別在這次將UNO跟MEGA2560上的USB通訊埠一同連接電腦，因為此次是透過電腦下達指令(透過serial port)給主端，主端發出對應訊號透過I2C給MEGA2560，而MEGA2560再透過serial port印出。

動作說明

主端等待電腦端透過Serial發出訊號，若是接收到對應的指令，會透過I2C將相關指令發給從端3號，而主端會透過Serial回傳"指令1已經發送"，而從端3號收到來至主端的指令會透過Serial印出。

實驗二從端程式：跟實驗一程式一樣，主端發送什麼指令，從端就印出什麼指令。
(請複製實驗一的程式碼)

實驗二主端程式：

	/*
	時間：2018/05/24
	作者：黑修斯(陳建仲)
	版本v2
	程式名稱：I2C測試程式---用於兩個arduino溝通---透過指令回傳
	說明：I2C主端程式
	*/
	#include <Wire.h> //插入I2C函式庫
	int val; //定義val為整數
	void setup(){
	Serial.begin(9600); //設定serial 鮑率為9600
	Wire.begin(); //I2C位址與連線設定，主端不用設
	}

	void loop(){
	if(Serial.available()){ //判斷Serial.available())有沒有訊號
	val = Serial.read(); //將傳入的訊號Serial.read()指定給val
	if(val == '1'){ //如果val == 字串1 執行內容
	Wire.beginTransmission(3); //開始傳送，指定給從端3號
	Wire.write("1"); //寫入訊息 "1"
	Wire.endTransmission(); //結束通訊
	Serial.println("指令1已經發送"); //透過Serial印出 "指令1已經發送"
	}
	if(val == '0'){ //如果val == 字串0 執行內容
	Wire.beginTransmission(3); //開始傳送，指定給從端3號
	Wire.write("0"); //寫入訊息 "0"
	Wire.endTransmission(); //結束通訊
	Serial.println("指令0已經發送"); //透過Serial印出 "指令0已經發送"
	}
	}
	}

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開啟序列埠來觀察

開啟兩個序列埠來輸入與監測，對主端發送101010，看看結果。

確實程式的動作都有完美執行。

使用PuTTy連線測試

那我們來用看看PuTTy連線呢?
動作也有完美執行。
關於PuTTy的操作，請見這篇

好書推薦

<超圖解Arduino互動設計入門第三版，趙英傑，旗標>

對Arduino有濃厚的興趣，想要在深入了解原理的地方，請參考 "趙英傑"老師的書，目前出到第三版，而這本書是黑修斯大學時代，教授上課用的教科書本之一，這本書內容生動有趣，基礎原理講述清楚明白，非常適合入門初學與基礎打底。黑修斯自己更是從書中獲益良多，這本書被Arduino的創辦人看過之後，也連絡 "趙英傑"老師出版成國際英文版呢。

Reference

超圖解Arduino互動設計入門第二版，趙英傑，旗標。(註：已經有第三版)
I2C bus 簡介 (Inter-Integrated Circuit Bus) @ 傑克! 真是太神奇了! :: 痞客邦 ::
黑修斯的GitHub_ArduinoHC_I2C (相關程式碼都在此)

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