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前言

在本篇文章中，我们将带您了解如何使用I2C（Inter-Integrated Circuit）通信协议在Arduino ESP32上进行数据交换。I2C是一种常见的串行通信协议，适用于连接多个设备并在它们之间传输数据。我们将介绍I2C通信的基本原理和Arduino ESP32上的I2C库函数使用方法，帮助您快速上手并开始使用I2C进行数据通信。

一、I2C的使用

1.1 I2C对象

在arduino中，i2c的对象为TwoWire，他继承于Stream,他的定义如下：

class TwoWire: public Stream
{
//。。。。
};

在arduino中，他给我们先定义好了两个i2c对象：

extern TwoWire Wire;
extern TwoWire Wire1;

我们可以直接去使用这两个已经定义好的对象

1.2 I2C开始函数

首先如果你想要使用I2C，你需要先开始I2C通信，他有下面这两个函数：

bool begin(int sda, int scl, uint32_t frequency=0); // returns true, if successful init of i2c bus
bool begin(uint8_t slaveAddr, int sda, int scl, uint32_t frequency);

他们共同的参数：sda数据线，scl时钟线，frequency为I2C的频率
函数2重载独有参数：slaveAddr为从设备地址

1.3 读取一字节数据

他的流程图如下：

1. 开始发送数据并指定I2C地址：
   我们可以使用下面这个函数指定I2C地址：

void beginTransmission(uint16_t address);

参数为I2C设备的地址

2. 发送要读取的地址
   我们可以使用下面这个函数进行发送要读取的地址：

size_t write(uint8_t);
size_t write(const uint8_t *, size_t);

他可以发送一字节的数据，也可以发送n个字节

3. 结束发送
   我们可以使用下面这个函数结束发送

uint8_t endTransmission(bool sendStop);

sendStop：一个布尔值参数，指示是否发送停止位。当sendStop为true时，表示在传输结束后发送停止位；当sendStop为false时，表示在传输结束后不发送停止位。
如果为false，则保持I2C总线有效连接

4. 请求一字节数据
   我们可以使用下面这个函数来请求n个字节的数据：

uint8_t requestFrom(int address, int size);

参数1为从设备地址，参数2为请求字节大小，我们可以改变他来改变请求字节的多少

5. 查看是否有数据可以读取
   我们可以使用下面这个函数来查看是否有数据到来：

int available(void);

如果参数不为0则有数据

6. 读取数据
   我们可以使用下面这个函数来读取一字节数据：

int read(void);

1.4 发送一字节的数据

他的流程图如下：

我们只需要使用上面这些函数去开始写入即可

1.5 其他函数

获取和设置I2C总线频率

我们可以使用下面这两个函数来设置和获取I2C总线的频率：

bool setClock(uint32_t);
uint32_t getClock();

设置数据线和时钟线

我们可以使用下面这个函数设置数据线和时钟线：

bool setPins(int sda, int scl);

二、什么时候该使用停止位，什么时候不用？

一般情况下，我们会在最后一次传输数据后发送停止位，以示传输的结束。因此，在大多数情况下，我们会将sendStop参数设为true，以确保在传输结束时发送停止位。
但是，也有一些特殊的情况，可能需要手动控制发送停止位的时机。例如，在多个连续的I2C传输中，我们可能需要发送多次数据，但只在最后一次传输结束时发送停止位。这时，我们可以在最后一次传输前将sendStop参数设为false，然后在最后一次传输后再调用Wire.endTransmission(true)发送停止位。

总结

通过本教程，我们详细了解了Arduino ESP32上的I2C通信。我们了解了I2C的基本原理和层次结构，以及它在连接多个设备时的优势。通过使用Wire库，我们学习了如何在Arduino ESP32上初始化I2C总线并与其他设备进行通信。我们了解了I2C通信的时序和数据传输方式，并演示了如何发送和接收数据。

通过掌握Arduino ESP32上的I2C通信，您可以轻松地与各种I2C设备进行数据交换，如传感器、显示器和存储器等。这为您的项目提供了更多的选择和扩展性。祝贺您完成了本教程！现在，您可以开始利用所学的知识，开发自己的I2C通信应用了。祝您好运！