Интерфейс I2C между STM32 и Arduino: Пример подключения и обмена данными

25.03.2024Вольтик.руSTM32 - проекты, Программирование в Arduino IDEКомментариев нет

В мире встраиваемых систем и разработки электроники, взаимодействие между различными микроконтроллерами является важным аспектом. Один из наиболее распространенных способов соединения микроконтроллеров – использование шины I2C (Inter-Integrated Circuit). Этот интерфейс обеспечивает простое и эффективное взаимодействие между различными устройствами, позволяя им обмениваться данными и командами.

В данной статье мы рассмотрим процесс подключения двух популярных микроконтроллеров – STM32 и Arduino – по интерфейсу I2C. Микроконтроллеры STM32, представленные компанией STMicroelectronics, известны своей высокой производительностью и богатым функционалом, в то время как Arduino, с его простотой использования и обширной сообществом, является одним из самых популярных выборов для начинающих разработчиков.

Мы рассмотрим основы работы с интерфейсом I2C, необходимые для подключения STM32 и Arduino, а также представим примеры кода и схем подключения, чтобы помочь вам успешно интегрировать эти микроконтроллеры в ваши проекты.

Для работы с проектом вам потребуются две отладочные платы, которые при необходимости вы можете купить в нашем интернет-магазине:

Микроконтроллеры STM32, производимые компанией STMicroelectronics, представляют собой семейство высокопроизводительных и энергоэффективных устройств, основанных на архитектуре ARM Cortex-M. Они обладают широким спектром функциональности, который включает в себя различные периферийные устройства, такие как аналогово-цифровые преобразователи, интерфейсы для связи, таймеры, а также поддержку различных средств безопасности. STM32 предлагает разнообразие моделей с различными объемами памяти, тактовыми частотами и характеристиками, что делает их подходящими для широкого спектра приложений – от промышленных систем до потребительской электроники.

Интерфейс I2C между STM32 и Arduino: Пример подключения и обмена данными

Arduino – это платформа открытого аппаратного и программного обеспечения, которая предлагает простой и доступный способ для создания интерактивных проектов. Arduino обычно ассоциируется с микроконтроллерами, основанными на различных чипах, таких как ATmega328 для Arduino Uno, и предлагает простой в использовании программный интерфейс и разнообразие дополнительных модулей для расширения функциональности. С его простотой в освоении и разработке, а также обширным сообществом поддержки и богатой библиотекой, Arduino стал популярным выбором как для начинающих, так и для опытных разработчиков, работающих над различными проектами – от умного дома до робототехники.

Схема подключения

Для данного проекта мы подключим к каждому из микроконтроллеров – STM32 и Arduino, кнопку и светодиод. Будем использовать интерфейс связи I2C для организации взаимодействия между контроллерами.

При нажатии кнопки на одном контроллере будем отправлять сигнал по шине I2C на другой контроллер для управления светодиодом на нем.

Библиотеки

Для работы с интерфейсом I2C нам понадобиться библиотека Wire.h. Она уже входит в набор стандартных библиотек Arduino IDE и не требует дополнительной установки.

Пример кода для STM32 (Master)

#include <Wire.h>

#define LED_PIN PA0
#define BTN_PIN PA1

void setup() {
  pinMode(BTN_PIN, INPUT);  // Устанавливаем пин PA0 как вход
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Устанавливаем пин PA1 как выход
  Wire.begin();             // Начинаем I2C-коммуникацию на пинах CLK=B6, DATA=B7
}

void loop() {
  Wire.requestFrom(0x8, 1);         // Запрашиваем 1 байт от слейва (Arduino) по адресу 0x8 
  uint8_t receivedData = Wire.read();  // Получаем байт от слейва Arduino и сохраняем его в переменную 'receivedData'

  // Логика для включения основного светодиода (если полученное значение равно 1) или его выключения (если полученное значение равно 0)
  if (receivedData == 1) {  
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  }

  // Считываем состояние пина PA0 (кнопки)
  bool buttonState = digitalRead(BTN_PIN);

  // Логика для установки значения 'x' (которое будет отправлено слейву Arduino) в зависимости от входного сигнала с пина PA0
  if (buttonState == HIGH) {  
    Wire.beginTransmission(0x8);  // Начинаем передачу устройству (0x8 - адрес слейва Arduino)
    Wire.write(0x1);              // Отправляем значение '1' слейву
    Wire.endTransmission();       // Завершаем передачу
  } else {
    Wire.beginTransmission(0x8);  // Начинаем передачу устройству (0x8 - адрес слейва Arduino)
    Wire.write(0x0);              // Отправляем значение '0' слейву
    Wire.endTransmission();       // Завершаем передачу
  }

  delay(100);
}

#include <Wire.h>

#define LED_PIN PA0

#define BTN_PIN PA1

void setup() {

pinMode(BTN_PIN, INPUT); // Устанавливаем пин PA0 как вход

pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Устанавливаем пин PA1 как выход

Wire.begin(); // Начинаем I2C-коммуникацию на пинах CLK=B6, DATA=B7

}

void loop() {

Wire.requestFrom(0x8, 1); // Запрашиваем 1 байт от слейва (Arduino) по адресу 0x8

uint8_t receivedData = Wire.read(); // Получаем байт от слейва Arduino и сохраняем его в переменную 'receivedData'

// Логика для включения основного светодиода (если полученное значение равно 1) или его выключения (если полученное значение равно 0)

if (receivedData == 1) {

digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

} else {

digitalWrite(LED_PIN, LOW);

}

// Считываем состояние пина PA0 (кнопки)

bool buttonState = digitalRead(BTN_PIN);

// Логика для установки значения 'x' (которое будет отправлено слейву Arduino) в зависимости от входного сигнала с пина PA0

if (buttonState == HIGH) {

Wire.beginTransmission(0x8); // Начинаем передачу устройству (0x8 - адрес слейва Arduino)

Wire.write(0x1); // Отправляем значение '1' слейву

Wire.endTransmission(); // Завершаем передачу

} else {

Wire.beginTransmission(0x8); // Начинаем передачу устройству (0x8 - адрес слейва Arduino)

Wire.write(0x0); // Отправляем значение '0' слейву

Wire.endTransmission(); // Завершаем передачу

}

delay(100);

}

Этот код в цикле опрашивает Arduino о состоянии кнопки и на основе полученных данных переключает состояние светодиода. Затем он опрашивает состояние своего пина, к которому подключена кнопка, и отправляет его на Arduino по интерфейсу I2C.

Пример кода для Arduino (Slave)

#include <Wire.h>

#define LED_PIN 6
#define BTN_PIN 7

void setup() {
  pinMode(BTN_PIN, INPUT);       // Устанавливаем пин 7 как вход
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);      // Устанавливаем пин 6 как выход
  Wire.begin(0x8);               // Присоединяемся к шине I2C со своим адресом в качестве слейва - 8 на пинах (SDA=A4, SCL=A5)
  Wire.onReceive(receiveEvent);  // Вызывается при получении данных от мастера STM32
  Wire.onRequest(requestEvent);  // Вызывается при запросе мастером STM32 данных у слейва Arduino
}

// Мы не используем loop 
void loop() {
}

// Вызывается, когда слейв Arduino получает данные от мастера STM32
void receiveEvent(int howMany) {      
  uint8_t receivedByte = Wire.read();  // Читаем значение, полученное от мастера STM32, и сохраняем в переменной 'receivedByte'
  if (receivedByte == 1) {             // Логика для включения светодиода слейва (если полученное значение 1) или его выключения (если полученное значение 0)
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  }
}

// Вызывается, когда мастер STM32 запрашивает данные у слейва Arduino
void requestEvent() {                  
  bool buttonState = digitalRead(BTN_PIN);  // Считываем состояние пина 7
  if (buttonState == HIGH) {                 // Логика для установки значения 'x', которое будет отправлено мастеру, в зависимости от входного сигнала с пина 7
    Wire.write(1); // Отправляем один байт со значением '1' мастеру STM32
  } else {
    Wire.write(0);  // Отправляем один байт со значением '0' мастеру STM32
  }
}

#include <Wire.h>

#define LED_PIN 6

#define BTN_PIN 7

void setup() {

pinMode(BTN_PIN, INPUT); // Устанавливаем пин 7 как вход

pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Устанавливаем пин 6 как выход

Wire.begin(0x8); // Присоединяемся к шине I2C со своим адресом в качестве слейва - 8 на пинах (SDA=A4, SCL=A5)

Wire.onReceive(receiveEvent); // Вызывается при получении данных от мастера STM32

Wire.onRequest(requestEvent); // Вызывается при запросе мастером STM32 данных у слейва Arduino

}

// Мы не используем loop

void loop() {

}

// Вызывается, когда слейв Arduino получает данные от мастера STM32

void receiveEvent(int howMany) {

uint8_t receivedByte = Wire.read(); // Читаем значение, полученное от мастера STM32, и сохраняем в переменной 'receivedByte'

if (receivedByte == 1) { // Логика для включения светодиода слейва (если полученное значение 1) или его выключения (если полученное значение 0)

digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

} else {

digitalWrite(LED_PIN, LOW);

}

// Вызывается, когда мастер STM32 запрашивает данные у слейва Arduino

void requestEvent() {

bool buttonState = digitalRead(BTN_PIN); // Считываем состояние пина 7

if (buttonState == HIGH) { // Логика для установки значения 'x', которое будет отправлено мастеру, в зависимости от входного сигнала с пина 7

Wire.write(1); // Отправляем один байт со значением '1' мастеру STM32

} else {

Wire.write(0); // Отправляем один байт со значением '0' мастеру STM32

}

Данный код ожидает команды от мастера по шине I2C. При получении команды, код либо меняет состояние светодиода или передает информацию о состоянии своей кнопки. Если мастер отсылает команду, чтобы управлять светодиодом, Arduino считывает значение и, при необходимости, включает или выключает светодиод. Если мастер запрашивает состояние кнопки, Arduino считывает через подключенный пин состояние кнопки и отправляет его мастеру.

Код не использует функцию loop(), обработка запросов осуществляется через специальные функции, которые срабатывают при получении данных от I2C. В функции receiveEvent() происходит интерпретация команды и управление светодиодом, а в функции requestEvent(), считывается состояние переключателя и передается мастеру.

Таким образом, использование шины I2C обеспечивает надежное и эффективное взаимодействие между микроконтроллерами, что позволяет передавать данные и управлять устройствами на расстоянии с минимальными затратами ресурсов. Этот пример может служить основой для создания более сложных систем, в которых требуется синхронизация работы нескольких микроконтроллеров.

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

Интерфейс I2C между STM32 и Arduino: Пример подключения и обмена данными

Схема подключения

Библиотеки

Пример кода для STM32 (Master)

Пример кода для Arduino (Slave)

Добавить комментарий Отменить ответ