I2C 与 SPI 总线

关键概念

I2C 读取:以 MPU6050 为例

大多数时候你会用现成库,但理解底层 Wire 收发很重要。下例直接读 MPU6050(地址 0x68)的加速度寄存器:

#include <Wire.h>

const int MPU = 0x68;   // MPU6050 的 I2C 地址

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();                  // 作为主机加入 I2C 总线

  // 唤醒 MPU6050:向电源管理寄存器 0x6B 写 0
  Wire.beginTransmission(MPU);   // 开始跟 0x68 通信
  Wire.write(0x6B);              // 指定寄存器地址
  Wire.write(0);                 // 写入的值:0=退出睡眠
  Wire.endTransmission(true);   // 结束并发送
}

void loop() {
  // 从加速度寄存器 0x3B 开始连读 6 字节(X/Y/Z 各 2 字节)
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x3B);
  Wire.endTransmission(false);   // false=保持连接,准备读
  Wire.requestFrom(MPU, 6, true); // 请求 6 字节

  int16_t ax = (Wire.read() << 8) | Wire.read();  // 高字节<<8 拼低字节
  int16_t ay = (Wire.read() << 8) | Wire.read();
  int16_t az = (Wire.read() << 8) | Wire.read();

  Serial.print("ax="); Serial.print(ax);
  Serial.print(" ay="); Serial.print(ay);
  Serial.print(" az="); Serial.println(az);
  delay(200);
}

SPI 通信:基本收发

SPI 靠片选选设备、transfer() 同时收发一个字节(全双工)。下例是读写 SPI 器件的通用骨架:

#include <SPI.h>

const int CS = 10;   // 片选引脚,可用任意数字脚

void setup() {
  pinMode(CS, OUTPUT);
  digitalWrite(CS, HIGH);   // 空闲时片选拉高(不选中)
  SPI.begin();               // 初始化 SCK/MOSI/MISO
}

byte readRegister(byte reg) {
  // 配置:1MHz 速率, 高位先发, 模式 0
  SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));
  digitalWrite(CS, LOW);          // 拉低片选,选中该从机

  SPI.transfer(reg | 0x80);      // 发寄存器地址(最高位1常表示读)
  byte value = SPI.transfer(0x00); // 发空字节,同时收回数据

  digitalWrite(CS, HIGH);         // 拉高片选,释放
  SPI.endTransaction();
  return value;
}

void loop() {
  byte id = readRegister(0x0F);   // 比如读器件 ID 寄存器
  Serial.println(id, HEX);
  delay(500);
}

板载 EEPROM:掉电不丢的存储

ATmega328P 自带 1KB EEPROM,断电后数据仍在,适合存配置/校准值。用自带 EEPROM 库(注意它不是总线,是片内存储,这里一并讲):

#include <EEPROM.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // 写:把开机次数 +1 存回 EEPROM 地址 0
  byte boots = EEPROM.read(0);   // 读地址 0
  boots++;
  EEPROM.write(0, boots);      // 写回(仅在变化时写,省寿命)

  Serial.print("这是第 ");
  Serial.print(boots);
  Serial.println(" 次开机");

  // 存多字节(如 int/float)用 put/get
  float cal = 3.14;
  EEPROM.put(10, cal);         // 从地址 10 存一个 float
  float back;
  EEPROM.get(10, back);        // 读回
}

void loop() {}

I2C vs SPI 选型对比