什么是I2C通信

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種串行通信協議，用于在集成電路(IC)之間傳輸數據。它由飛利浦公司（現在的恩智浦半導體公司）在20世紀80年代開發，并且成為了廣泛應用于各種電子設備中的通信標準。

I2C通信依賴于兩根傳輸線：SDA（Serial Data Line）和SCL（Serial Clock Line）。SDA線用于傳輸數據，而SCL線用于產生時鐘信號以同步數據傳輸。這種基于主從結構的通信方式允許多個從設備通過共享同一對傳輸線與主設備進行通信。

在I2C通信中，每個設備都有一個唯一的地址，用于與其他設備進行識別和通信。主設備負責初始化通信并控制總線上的時序。通信過程中，主設備發送起始信號來啟動通信，并指定要與之通信的從設備地址。接著，在每個傳輸周期內，主設備向從設備發送數據或者從從設備接收數據，并在傳輸結束時發送停止信號。從設備則根據接收到的命令或數據響應主設備。

I2C通信具有以下幾個特點：

雙線制：只需兩根傳輸線即可實現全雙工通信，使得硬件連接簡單且成本低廉。

多從設備：多個從設備可以通過共享傳輸線與主設備進行通信，每個從設備通過唯一的地址進行識別。

時鐘同步：主設備產生時鐘信號來同步數據傳輸，確保數據穩定性。

數據傳輸速率：I2C支持不同的傳輸速率，典型的速率包括100 kHz、400 kHz和3.4 MHz等。

樹莓派I2C通信接口

????????目前很多傳感器都支持I2C接口，如MPU6050，PCF8591以及ADS1115等。如果使用樹莓派I2C總線控制外設或傳感器，則樹莓派一般工作于主機模式。樹莓派I2C總線遵守SMBus(System Management Bus，系統管理總線)協議。從類型上說，SMBus協議可看成是I2C總線協議的子類，采用Python語言訪問I2C設備可直接使用SMBUS庫/SMBUS模塊。

????????需要注意的是，樹莓派使用3號和5號引腳來與外部I2C設備通信。27與28號引腳也具有I2C通信的功能，但并不常用。

樹莓派進行I2C通信的步驟

對于樹莓派來說，它內置了硬件支持I2C通信的功能。要使用樹莓派進行I2C通信，需要進行以下步驟：

硬件連接：確保你的目標設備與樹莓派通過合適的接口連接好。一般情況下，I2C通信通過GPIO引腳的SDA（數據線）和SCL（時鐘線）進行連接。

啟用I2C接口：通過配置樹莓派系統，啟用I2C接口。可以通過以下步驟實現：

打開終端并輸入以下命令來編輯配置文件：

sudo raspi-config

使用上下方向鍵選擇 "Interfacing Options"，然后按 Enter 鍵。

選擇 "I2C"，然后按 Enter 鍵。

選擇 "Yes" 來啟用I2C接口，然后按 Enter 鍵。

完成后，選擇 "Finish" 并重新啟動樹莓派。

安裝必要的軟件包：在終端中輸入以下命令安裝相關軟件包：

sudo apt-get install python3-smbus
sudo apt-get install i2c-tools

這將安裝Python的smbus庫和I2C工具。

驗證I2C設備：打開終端并運行以下命令來檢測已連接的I2C設備：

sudo i2cdetect -y 1

這將顯示所有已連接的I2C設備的地址列表。

使用Python代碼進行I2C通信：創建一個Python腳本，使用smbus庫進行I2C通信。以下是一個示例代碼片段，用于向I2C設備發送命令并接收響應：

import smbus# I2C設備地址
address = 0x68# 打開I2C總線
bus = smbus.SMBus(1)# 向設備發送命令，并等待一段時間
bus.write_byte(address, 0x01)
time.sleep(0.1)# 從設備讀取響應數據
data = bus.read_byte(address)
print(data)# 關閉I2C總線
bus.close()