I2CInter Integrated Circuit

2線(データとクロック)でIC間の通信を行う．（注，実際にはGNDも必要）

たくさんのデバイスがあっても，2つの線だけで接続できる．それぞれのデバイスには，アドレス(7bit = 128個）が割り振られて，識別できる．バス上には一つのマスターデバイスが存在　　（マスターデバイスは動的に変更できるが，通常はマイコンをマスターとして固定して使う）（USBなどと比べて）通信規則が単純なので，マイコンやセンサーなどの小さいデバイス間の通信に適している．誤り検出，訂正の仕組みがないので，大きなノイズがのる可能性のある長距離伝送にはあまり向かない

I2C,マスタとスレーブマスタ－ バス上に（同時には）1つのみ存在が許される，唯一絶対の存在

クロック（SCL）は常にマスターが駆動　ー＞通信のタイミングはすべてマスタが支配するデータ通信の相手は，初めにマスタが指定する．この指定されたデバイスのみがマスターとデータを送(受)信する．指定されなかったデバイスは，通信が終わるまで何もしない（通信に燗する動作は）．

スレーブ その他大勢．それぞれ個別の名前（＝アドレス）を持っていて，自分と他人を区別できる．マスタからご指名があったら，その要求（送信か受信）にしたがってデータを通信する

（1）通信相手と通信方向を指定

I2C,マスタとスレーブマスタ－ バス上に（同時には）1つのみ存在が許される，唯一絶対の存在

クロック（SCL）は常にマスターが駆動　ー＞通信のタイミングはすべてマスタが支配するデータ通信の相手は，初めにマスタが指定する．この指定されたデバイスのみがマスターとデータを送(受)信する．指定されなかったデバイスは，通信が終わるまで何もしない（通信に燗する動作は）．

スレーブ その他大勢．それぞれ個別の名前（＝アドレス）を持っていて，自分と他人を区別できる．マスタからご指名があったら，その要求（送信か受信）にしたがってデータを通信する

（2）データを送信，または受信

他のデバイスは何もしない

I2Cの通信信号通信開始信号 通信終了信号

通信の最小単位（１バイト）

最初の１バイトでアドレスと送受信方向を指定 2バイト目からは，実際のデータの送受信

LIS3DH

http://akizukidenshi.com/img/goods/C/K-06791.jpg

MEMS 3軸加速度センサ(3-axis Accelerometer)

LIS3DHデータシート, STMicroelectronics NV

S

LIS3DHの使い方

Address(0x18) W Register address

LIS3DHのレジスタへの数値の書き込みProtocol to write data to the register of the LIS3DH.

LIS3DH datasheet

Data P0

Start Stop

S

LIS3DHの使い方

Address(0x18) W

LIS3DHのレジスタへの数値の書き込みProtocol to write data to the register of the LIS3DH.

LIS3DH datasheet

Data P

Ex.)

0x20 … CTRL_REG_1

0 1 0 1 0 1 1 1

Data rate = 100 HzNormal modeAll X, Y and Z axis enabled

Register address0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

LIS3DHの使い方LIS3DHのレジスタからのデータの読み込みProtocol to read data from the register of the LIS3DH.

S Address(0x18) W

Data P...

Sr Address(0x18) R

レジスタアドレスのセットSet register address

読み込みスタートStart reading

レジスタのデータData from the register

Register address0

Repeated start

LIS3DHの使い方LIS3DHのレジスタからのデータの読み込みProtocol to read data from the register of the LIS3DH.

S Address(0x18) W

Data P

Sr Address(0x18) R

レジスタアドレスのセット (0x08 = OUT_1_L)Set register address

読み込みスタートStart reading

X-軸の計測値（の下位8bit)Least significant byte of X-axis acceleration

Register address0

Repeated start

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1

レジスタアドレスの自動更新Auto increment of register address

S Address(0x18) W Sr Address(0x18) R

レジスタアドレスのセット (0x08 = OUT_1_L)Set register address

読み込みスタートStart reading

Register address0

0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1

Data P

OUT_1_L(0x08)の値

Data Data ...

OUT_1_H(0x09)の値

OUT_2_L(0x0A)の値

一つ読み出すことに，レジスタのアドレスが一つづつ増える．→ 連続してデータを読み出せるRegister address is automatically increased

ここを１にすると

I2C通信用関数

int i2c_start(){　i2c_wait_idle(); I2C1CONbits.SEN = 1; while(I2C1CONbits.SEN) ; if(I2C1STATbits.BCL) return ERR_I2C_BUS_COLLISION; //Bus collision return 0;

I2Cバスが空いているか調べる(is I2C bus idle?)

Startを送信する(Send Start condition)

もし，他のデバイスが同時にスタータを送信したら，衝突が生じる (Bus collision ?)ー＞エラー (Return error code)

Start送信が終わるのを待つ(Wait Start condition ends)

int i2c_stop(){ I2C1CONbits.PEN = 1; while(I2C1CONbits.PEN)

;}

Stopを送信する(Send Stopt condition)

Stop送信が終わるのを待つ(Wait Stop condition ends)

Start コンディション送信用関数(Function for start condition)

Stop コンディション送信用関数(Function for stop condition)

I2C通信用関数

int i2c_write(unsigned char data){ I2C1TRN = data; while(I2C1STATbits.TBF) ; i2c_wait_idle(); if( I2C1STATbits.ACKSTAT){ //Ack?? //If NACK received

I2C1CONbits.PEN = 1; //Stop condition while(I2C1CONbits.PEN) ;

return ERR_I2C_SLAVE_NAK; }}

1byte 送信用関数(Function for 1 byte transmission)

送信したいデータをレジスタ(I2C1TRN)に入れる(Copy transmit data into the register “I2C1TRN”)

送信が終わるのを待つ(Wait to finish the data transmission)

スレーブからAckが帰ってきたか確認(Slave returns “ACK”?)

もしNAKなら，スレーブはデータを受け取れていないー＞エラーを返す(If “NAK” returns, the slave device didn't receive the data → return error code )

I2C通信用関数

int i2c_read(unsigned char *data){ i2c_wait_idle();

I2C1CONbits.RCEN = 1; //Enable the receiver while( ! I2C1STATbits.RBF) ;

i2c_wait_idle();

*data = I2C1RCV;}

1byte 受信用関数(Function for 1 byte receive)

受信動作を開始(Start receiving the data from slave device)

受信が終わるのを待つ(Wait to complete receiving)

受信レジスタのデータを読み込む(Read the data from “I2C1RCV” register)

I2C通信用関数（例１）

S Address(0x18) W Data P

Ex.) 0 1 0 1 0 1 1 1

Register address0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

例えば，以下のような通信をしたいときには，以下の関数のような処理をすれば良い．(When you want to send the data as below, the procedure is like below)

int ST_putc(BYTE addr, BYTE reg, BYTE data){ int ret;

if( ret= i2c_start() ) return ret;if( ret= i2c_write( addr | I2C_WR) ) return ret;if( ret= i2c_write( reg ) ) return ret;if( ret= i2c_write( data ) ) return ret;i2c_stop();return 0;

}

I2C通信用関数（例２）

int ST_getc(BYTE addr, BYTE reg, BYTE* data){int ret;if( ret = i2c_start() ) return ret; if( ret = i2c_write( addr | I2C_WR ) ) return ret;if( ret = i2c_write( reg ) ) return ret;if( ret = i2c_rep_start() ) return ret;if( ret = i2c_write( addr | I2C_RD ) ) return ret;i2c_read(data);i2c_master_nak();i2c_stop();

return 0;

}

S Address(0x18) W

Data P

Sr Address(0x18) RRegister address0

読み込みを終了するときは，マスターはNAKを送信する．(When finish reading the data, master send “NAK”)

void InitI2C(){ I2C1BRG = 157; //100 kHz @ Fcy = 16MHz I2C1CON = 0x00;

I2C1CONbits.DISSLW = 0; //Slew rate controle(0:enable, 1:disable) I2C1CONbits.I2CEN = 1; //Enable I2C module

}

I2Cジュールの初期化(I2C module initialize)

通信速度の設定(Data transfer rate)

LIS3DH用関数

int LIS3DH_is_new_data(){BYTE data;ST_getc(LIS3DH_I2CAddr, LIS3DH_STATUS_REG, &data);if( data | 0x0f){

return (int)data;}else{

return 0;}

}

加速度データが準備できているか調べる(Inquire whether the data is available)

LIS3DH レジスタアドレス(Register address of LIS3DH)

I2Cのアドレス(Register address of I2C)

変数dataに結果を読み込む(read to a variable “data”)

変数dataが0x0fならデータが準備出来ている(If “data=0x0f”, data is available)

詳しくはデータシート参照(Refer the data sheet)

LI3DHデータシートより

この関数は myI2C.cで定義されている．(This function is defined in MyI2C.c)

LIS3DHから加速度データを読み出す関数Function to read acceleration

//Return data: short acc[3]int LIS3DH_read_Acc(short acc[]){

void* data;int len;int i, ret;BYTE reg_start;

reg_start = LIS3DH_OUT_X_L;data = acc;Len = 6;

if( ret = i2c_start() ) return ret;

if( ret = i2c_write( LIS3DH_I2CAddr | I2C_WR ) ) return ret;

if( ret = i2c_write( reg_start | 0x80 ) ) return ret;

if( ret = i2c_rep_start() ) return ret;

if( ret = i2c_write( LIS3DH_I2CAddr | I2C_RD ) ) return ret;

//Data readfor(i=0; i<len; i++){

i2c_read( (BYTE*)(data)+i );if(i<len-1){

i2c_master_ack();}else{

i2c_master_nak();}

}

i2c_stop();

return ret;}

レジスタアドレスを設定(Register address setting)

データ受信開始(Start receiving)

Auto increment

１バイト受信（受信後，レジスタアドレスは＋１される）(Read 1 byte, Register address will be increment)

LIS3DH_read_acc()

//Data readfor(i=0; i<len; i++){

i2c_read( (BYTE*)(data)+i );if(i<len-1){

i2c_master_ack();}else{

i2c_master_nak();}

}

i2c_stop();

return ret;}

short acc[3]

acc[0] acc[1] acc[2]

Address n n+1 n+2 n+3 n+4 n+5

void* data;:

data = acc;

data (ポインタ)が指し示す場所

①1回目(i=0)i2c_read( (BYTE*)(data)+i );

まずは，ここにデータが書き込まれる

LIS3DH_read_acc()

//Data readfor(i=0; i<len; i++){

i2c_read( (BYTE*)(data)+i );if(i<len-1){

i2c_master_ack();}else{

i2c_master_nak();}

}

i2c_stop();

return ret;}

short acc[3]

済

acc[0] acc[1] acc[2]

Address n n+1 n+2 n+3 n+4 n+5

void* data;:

data = acc;

data+1 が指し示す場所

②2回目(i=1)i2c_read( (BYTE*)(data)+i );

次に，ここにデータが書き込まれる

これを len(＝6）回繰り返すと，acc[3]にすべてデータが書き込まれる．

（注）shortみたいな多バイト変数の場合は，データの詰め込み方に注意(リトル/ビックエンディアン）例えば0x1234の2バイトデータは　0x12，0x34の順にメモリに配置される場合と，0x34, 0x12の順にメモリに配置される場合がある．（今回の場合は後者）LIS3DHからは，Lower Byte, Higher Byteの順で送ってくるので，上のようにしてやればうまく行く

加速度センサへの配線（追加分のみ）

PIC24FJ32GA002LIS3DH（モジュール）

GND

1

2

3

4

SCL

SDA

3.3V

2.4k

17

18http://akizukidenshi.com/img/goods/C/K-06791.jpg

LIS3DHモジュールデータシートより

※モジュールは裏面のAとCをはんだ付しておくこと