I2C

I2C，全称Inter-Integrated Circuit，是一种用于在集成电路之间进行短距离数据传输的通信协议。它最初由Philips（现在的NXP半导体）公司于1980年代初开发，现已成为广泛应用于电子设备之间通信的标准。

I2C协议简单、灵活且广泛支持，常被用于连接传感器、存储器、显示屏和其他外设到微控制器、微处理器或其他集成电路上。其数据传输遵循一定的帧格式，每8位传输完成后，第九位是应答位。在硬件层面，I2C采用多主从架构，每个设备都有唯一的地址，一个主设备理论上可以连接多达127个从设备。其内部采用漏极开路驱动，便于数据的传输和仲裁。

在电子领域，I2C协议有着广泛的应用场景。例如，它可以用于连接各种传感器，如温度传感器、光线传感器和加速度传感器等，实现数据的读取和传输。此外，I2C还可以用于存储器扩展，连接如EEPROM和RAM等存储器设备，实现数据的读取和写入。同时，它也可以用于控制各种显示设备，如LCD显示屏和OLED显示屏等，发送指令和数据以实现图像和文本的显示。另外，I2C还可以用于连接模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)，实现模拟信号与数字信号之间的转换。

以上介绍来自文心一言。

ESP32中的I2C

ESP32中的硬件I2C支持快速模式，也就是400Kbit/s，不过我们一般还是用100Kbit就行了。

并且相较于STM32的硬件I2C，我个人认为ESP32的硬件I2C使用起来会简单很多，因此这篇文章就讲讲怎么使用硬件I2C，软件I2C的话只需要把我之前写STM32的I2C的文章里的代码拿来改改就行。

上图是ESP32硬件I2C的主从机的硬件架构，我们不需要看懂，因为ESP-IDF帮我们封装的很好了，我们只需要知道如何使用即可。

我们根据编程指南提供的步骤操作即可。

使用I2C

#include "driver/i2c.h"

配置驱动

首先先用下面这个函数进行I2C的配置。

参数一指定I2C资源，ESP32一共有两个硬件I2C，因此也就俩选择。

参数二的结构体配置的比较复杂，参数比较多。下图由于直译的原因，因此一些成员变量的名字看不清楚，大家还是需要自己去编程指南里看原文。

每个成员变量什么意思大家应该都懂，具体的参数不懂如何选择的小伙伴可以参考我下面的配置来。

    i2c_config_t i2c_initer={.clk_flags=0,                           //选择默认时钟源.master.clk_speed=1e5,                  //指定速率为100Kbit,最大可以为400Kbit.mode=I2C_MODE_MASTER,                  //主机模式.scl_io_num=17,                         //指定SCL的GPIO口.scl_pullup_en=GPIO_PULLUP_ENABLE,      //SCL接上拉电阻.sda_io_num=18,                         //指定SDA的GPIO口.sda_pullup_en=GPIO_PULLUP_ENABLE,      //SDA接上拉电阻};i2c_param_config(I2C_NUM_0,&i2c_initer);

安装&删除驱动

参数一选择I2C资源，和上面配置的保持一致。

参数二选择主从模式。

如果是主机的话，后三个的参数都可以不需要，塞个0即可。

删除驱动的话使用上面的函数，只需要传入I2C资源即可。

通信

通信的流程同上图，首先需要搞到一个命令链接的容器，然后我们把要通信的内容依次塞到这个容器里，最后让I2C执行这个容器然后删除这个容器即可。

创建&删除命令链接容器

无需参数，直接获取容器句柄。

传入容器句柄删除（释放）容器。

起始时序

开始I2C需要起始时序，在ESP32的硬件I2C中，我们调用上面的函数，把创建的容器句柄塞进去。

写数据

写数据有以下两种方式，当然了，都是主模式使用的。

区别在于第一个函数是写一个Byte，而第二个函数可以写多个Byte。

读数据

有写自然有读，读数据也是两种函数。

结束时序

开始命令

以上就是I2C中的全部时序，我们把所有要发送、接收的命令塞到命令链接容器之后调用下面这个函数即可开始硬件I2C的流程。

BH1750实战完整代码

【STM32F103】GY-30（BH1750）光照强度传感器&I2C_stm32f103+gy30-CSDN博客文章浏览阅读2.1k次，点赞18次，收藏26次。按理说我们发送一次指定高分辨连续采集模式就可以了，之后直接等待180ms之后读取数据就行，但是我试了一下，采集的数据极其不稳定，因为最终还是上面的代码，每次读取GY-30的数据的时候都发一次指令。一次和连续模式中又分为了三种，低（L）分辨，高（H）分辨和高分辨2，区别就在于分辨率分别是4lx，1lx，0.5lx以及采样的时间，我们这边就是折中一下，等等选择高分辨1模式。从上图可以得知，BH1750的从机地址为0100011，如果是要写命令的话，那么地址是0x46，如果是要读数据的话，那么地址是0x47。_stm32f103+gy30https://blog.csdn.net/m0_63235356/article/details/136167933?spm=1001.2014.3001.5501 参考我之前的文章，可以改写一下代码实现BH1750的使用。

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"    
#include "freertos/task.h"
#include "driver/i2c.h"uint16_t getDate(void){i2c_cmd_handle_t cmd_handle = i2c_cmd_link_create();i2c_master_start(cmd_handle);i2c_master_write_byte(cmd_handle, 0x46, true);i2c_master_write_byte(cmd_handle, 0x01, true);//i2c_master_stop(cmd_handle);i2c_master_start(cmd_handle);i2c_master_write_byte(cmd_handle, 0x46, true);i2c_master_write_byte(cmd_handle, 0x10, true);i2c_master_stop(cmd_handle);esp_err_t error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0,cmd_handle,100/portTICK_PERIOD_MS);i2c_cmd_link_delete(cmd_handle);vTaskDelay(200/portTICK_PERIOD_MS);uint8_t Light_Low = 0, Light_Hig = 0;cmd_handle = i2c_cmd_link_create();i2c_master_start(cmd_handle);i2c_master_write_byte(cmd_handle, 0x47, true);i2c_master_read_byte(cmd_handle,&Light_Hig,I2C_MASTER_ACK);i2c_master_read_byte(cmd_handle,&Light_Low,I2C_MASTER_ACK);i2c_master_stop(cmd_handle);error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0,cmd_handle,100/portTICK_PERIOD_MS);i2c_cmd_link_delete(cmd_handle);//printf("%d,%d\r\n",Light_Hig,Light_Low);return Light_Hig<<8|Light_Low;
}void app_main(void){i2c_config_t i2c_initer = {.clk_flags = 0,                         // 选择默认时钟源.master.clk_speed = 50000,             // 指定速率为100Kbit,最大可以为400Kbit.mode = I2C_MODE_MASTER,                // 主机模式.scl_io_num = 7,                        // 指定SCL的GPIO口.scl_pullup_en = true,                  // SCL接上拉电阻.sda_io_num = 8,                        // 指定SDA的GPIO口.sda_pullup_en = true,                  // SDA接上拉电阻};if(i2c_param_config(I2C_NUM_0, &i2c_initer) == ESP_OK)    printf("i2c parm config success\r\n");else printf("config fail\r\n");if(i2c_driver_install(I2C_NUM_0,I2C_MODE_MASTER,0,0,0) == ESP_OK ) printf("i2c driver install success\r\n");else printf("driver fail\r\n");while(1){printf("BH1750 val is %d\r\n",getDate());vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);}
}

有个小坑这边记录一下，就是在之前的代码中，一个取值的流程中有三个I2C的结束时序，但是使用ESP-IDF的时候，在同一批命令中（从创建命令容器到执行之间），只能有一个结束时序（貌似是，完全还原之前STM32的代码读不出数据，但是我注释了同一批命令中的第一个结束时序后就可以了）。

还有一个点就是当我们给BH1750发送要采集数据的指令之后需要等待200ms，这个在之前STM32的软件I2C中好实现，我们之间延时200ms即可。

但是在ESP-IDF中，由于它是把命令收集完之后一起执行的，那么中途无法加入延时，因此在上面的代码中，我分为了两次执行，也就是把容器塞了前半段命令然后执行，延时200ms之后再重新给容器塞了后半段命令然后执行。

小结

在STM32中固件库提供的硬件I2C的代码相当繁琐，但是在ESP-IDF中我们看得出来，硬件I2C甚至比软件I2C还要方便许多，而且硬件I2C的引脚也可以自定义。

所以我单方面宣布在这方面，ESP32又一次完胜STM32。