ArduinoUNOのCPU ATmega328PのI2C

UNO-ATmega328

I2C(Inter-Integrated Circuit)は、フィリップス社によって1980年代初頭に開発されたシリアルバスインターフェースであり、マイクロコントローラ、センサー、メモリデバイスなどの電子部品間でデータを転送するために広く使用されています。I2Cは、そのシンプルさと効率性から、特にArduinoを含む組み込みシステムのプロジェクトで人気があります。

I2C通信の基本

I2C通信は、マスター/スレーブアーキテクチャを使用します。一つのマスターデバイスがバスを制御し、一つ以上のスレーブデバイスと通信します。このプロトコルは、たった二本の線、シリアルデータライン(SDA)とシリアルクロックライン(SCL)を使用して、複数のデバイスを接続します。

ArduinoとI2C

Arduinoプラットフォームでは、I2C通信はWireライブラリを使用して実装されます。このライブラリを使用することで、開発者は簡単にI2C通信をセットアップし、データを送受信することができます。Arduino Uno、Mega、Nanoなどの一般的なボードには、専用のSDAとSCLピンが備わっており、I2Cバスへの接続を容易にします。

I2C通信の特徴

  • アドレッシングモード:I2Cでは、7ビットまたは10ビットのアドレッシングモードを使用してスレーブデバイスを識別します。
  • クロック同期:I2Cバス上の全デバイスは、マスターデバイスが生成するクロック信号に同期します。
  • マルチマスター対応:複数のマスターデバイスが同じバス上で動作できます(ただし、アービトレーションが必要です)。
  • スレーブデバイスのホットスワップ:システムが動作中でも、スレーブデバイスを安全に追加または取り外すことができます。

ArduinoでのI2C通信の実装

ArduinoでI2C通信を開始するには、Wireライブラリをインクルードし、Wire.begin()関数を使用してI2C通信を初期化します。マスターデバイスとして機能させる場合は、Wire.begin()を引数なしで呼び出します。スレーブデバイスとして機能させる場合は、デバイスのアドレスを引数として提供します。

マスターデバイスからスレーブデバイスへのデータ送信


Wire.beginTransmission(address); // 送信先のアドレスを設定
Wire.write(data); // 送信するデータ
Wire.endTransmission(); // 送信を完了

スレーブデバイスからデータを受信する


Wire.requestFrom(address, length); // データをリクエスト
while (Wire.available()) { // データがある間、読み出す
  char c = Wire.read(); // データを読み取る
}

I2C通信の応用

ArduinoとI2Cを使用したプロジェクトには、センサーデータの読み取り、LCDディスプレイへのテキスト送信、RTC(リアルタイムクロック)モジュールの管理などがあります。I2Cはその柔軟性とシンプルさから、あらゆる種類のプロジェクトにおいて重宝されます。

まとめ

I2C通信は、Arduinoプロジェクトにおけるデバイス間通信の強力な手段を提供します。Wireライブラリを利用することで、開発者は簡単に複数のデバイスを接続し、データを効率的に送受信することができます。この技術をマスターすることで、Arduinoのプロジェクトの可能性は大きく広がります。

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