MicroPython-I2C

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Introduction

Voila, je me suis mis en tête de supporter quelques breakout I2C d'Adafruit sur la PyBoard. C'est un projet intéressant et captivant.

Cet article reprends différentes notes utilises à ce sujet.

Revoir la définition des finitions https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.I2C.html

Bus I2C en quelques mots

I2C est la contraction de "Inter Integrated Circuit".

Ce dernier permet d'établir des connexions asynchrones entre plusieurs composants intelligents pour partager des informations via un "bus commun".

Si ce bus est utilisé pour permettre à un microcontroleur (PyBoard,Arduino,Raspberry-Pi) de communiquer avec des senseurs (un réseau de senseur), il permet aussi à des microcontrôleurs de communiquer directement ensembles.

  • PyBoard dispose d'une class pour I2C, ce qui rend la mise en oeuvre très facile.
  • Principalement développé pour la Domotique et l'électronique domestique, ce bus est très populaire et donc utilisé par de nombreux composants. Les PC, lecteurs DVD, télévisions, etc disposent généralement d'un tel bus.
  • Le protocole I2C ne requière que 3 fils pour fonctionner et peut être implémenté sur n'importe quel microcontrôleur.
  • La longueur du bus est de l'ordre de 1 mètre... mais il est possible de l'étendre jusqu'à 30 mètres à l'aide d'un simple composant nommé "I2C extender".
  • Il dispose d'un mécanisme d'adressage à la fois simple et efficace permettant à plusieurs senseurs de fonctionner sur un seul bus.
  • Supporte plusieurs maître (Attention: dans ce cas il y a donc risque de collisions).

Quelques documents sur le net:

Les concepts associés au bus I2C

Il y a quelques concepts de base à maîtriser autour de l'I2C:

  • Le concept de "maître et esclave"
  • Le principe d'adressage (adresse unique pour chaque esclave).
  • Le concept de régulation de communication comme "Master Reader" et "Master Writer"

Nous avons rédigé une page d'explication autour du Bus I2C d'Arduino... mais un bus I2C reste avant tout un bus I2C, qu'il soit sur Arduino, PyBoard, Raspberry-Pi, ...

Nous ne saurions que trop vous recommander de parcourir cette page pour vous familiariser avec ces concepts.

Principes I2C

Tlogo-I2C.jpg

Comprendre les principes fondamentaux du bus I2C.

 

Les Bus I2C de la PyBoard

Pour Rappel, les signaux sont:

  • SDA - Signal DATA (donnée) du bus I2C.
  • SCL - Signal CLOCK (horloge) du bus I2C.

Pybv10-I2C-pinout.jpg

Tolérance 5V

Petit rappel, toutes les broches du PyBoard sont tolérantes à 5V sauf PA4 & PA5 (dixit PYBv10b.pdf)

Par conséquent, le bus SPI du skin X n'est pas tolérant à 5 Volts.

La classe I2C

I2C est un protocole de communication 2-fils permettant à des périphérique de communiquer ensembles.

Sur le plan physique, cela consiste en deux fils: SCL et SDA, la ligne d'horloge (SCL) et ligne de donnée (SDA).

Les objets I2C sont créés en étant rattaché spécifiquement sur un bus matériel (en précisant son ID) -OU- sur un bus émulé de façon logiciel (en précisant les 2 broches sda et scl de façon arbitraire).

Le bus peut être initialisé à la création de l'objet --ou-- initialisé plus tard:

Voici quelques exemples:

from machine import I2C

i2c = I2C(1)                         # créé sur le bus 1 de la Pyboard
i2c = I2C( sda=Pin(2), scl=Pin(4) )  # créé sur 2 broches arbitraire d'un l'ESP8266-EVB

# scanne les esclaves disponibles et retourne une list d'adresses 7-bits
i2c.scan()                      

# Ecrire 3 octets vers l'esclave à l'adresse 42 (adresse 7-bits)
i2c.writeto(42, b'123')         

# Lire 4 octets depuis l'esclave à l'adresse 42
i2c.readfrom(42, 4)

# Lire 3 octets à partir de l'adresse mémoire (registre) 8 
# de l'esclave (esclave à l'adresse 42).
i2c.readfrom_mem(42, 8, 3)    

# écrire 1 octet (\x10) à l'adresse mémoire (registre) 2
# de l'esclave (esclave à l'adresse 42)
i2c.writeto_mem(42, 2, b'\x10')

Afficher l'objet i2c vous permet d'avoir des informations à propos de sa configuration.

Constructeur

class machine.I2C(id=-1, *, scl, sda, freq=400000)

Crée et retourne un nouvel objet I2C en utilisant les paramètres suivants:

  • id identifie un périphérique en particulier. La valeur par défaut -1 sélectionne l'implémentation logiciel du bus I2C (BitBang I2C) sur deux broches SDA, SCL arbitraires (fonctionne généralement avec toutes les broches). Les autres valeurs utilisable pour id dépend de l'implémentation des ports sur la carte (dans ce cas, il n'est pas nécessaire de spécifier les paramètres scl et sda).
  • scl doit être un objet Pin spécifiant la broche à utiliser pour SCL (signal d'horloge I2C).
  • sda doit être un objet Pin spécifiant la broche à utiliser pour SDA (signal de donnée).
  • freq est un entier fixant la vitesse maximale du bus (400000 pour 400 KHz).

Sans paramètre additionnel, l'objet I2C est créé mais pas initialisé (il dispose des paramètres de la dernière initialisation du bus, s'il cela est applicable).

Si des paramètres complémentaires sont fourni alors le bus est initialisé. Voyez la méthode init pour les paramètres d'initialisation.

Les broches physique du bus I2C sont:

  • I2C(1) sur la partie X de la carte: (SCL, SDA) = (X9, X10) = (PB6, PB7)
  • I2C(2) sur la partie Y de la carte: (SCL, SDA) = (Y9, Y10) = (PB10, PB11)

Méthodes

i2c.deinit()

Désactive le bus I2C (WiPy).

i2c.init(...)

i2c.init(scl, sda, *, freq=400000)

Initialise le bus I2C avec les paramètres suivants:

  • scl : ligne du signal d'horloge SCL du bus I2C, un objet Pin
  • sda : ligne du signal de donnée SDA du bus I2C, un objet Pin
  • freq : la fréquence du signal d'horloge sur le bus I2C.

i2c.start()

Génère une condition de démarrage (START) sur le bus.

Le signal SDA passe au niveau bas pendant que SCL est au niveau haut.

i2c.stop()

Génère une condition d'arrêt (STOP) sur le bus I2C.

Le signal SDA passe au niveau haut pendant que SCL est au niveau haut.

i2c.is_ready(...)

i2c.is_ready(addr)

Vérifie si un périphérique I2C répond sur l'adresse donnée. Uniquement valide pour le mode master.

i2c.meminto(...)

i2c.readinto(buf, nack=True)

Lit des octets depuis le bus, données stockées dans la mémoire tempon buff. Un ACK sera envoyé sur le bus à la réception de chaque octets (sauf le dernier). Lorsque le dernier octet est réceptionné, si nack iest True alors un NACK sera envoyé, sinon ACK sera envoyé (dans ce cas, l'esclave sait que d'autres octets seront lus lors d'un prochain appel).

i2c.write(...)

i2c.write( buf )

Envoi les octets disponibles dans buf sur le bus I2C. Vérifie qu'un ACK est reçu après chaque octet. Cesse la transmission des derniers octets si un NACK est réçu en réponse. La fonction retourne ne nombre d' ACK reçu.

Opérations standard du bus

Travail à poursuivre à partir d'ici


i2c.mem_write(...)

i2c.mem_write(data, addr, memaddr, timeout=5000, addr_size=8)

Ecrit dans la mémoire d'un périphérique I2C.

  • data est entier ou un buffer contenant les données à envoyer au périphérique I2C.
  • addr est l'adresse du périphérique I2C.
  • memaddr est la position mémoire (adresse mémoire) dans le périphérique I2C.
  • timeout est le temps d'attente max (millisecondes) pour démarrer l'opération d'écriture.
  • addr_size permet de sélectionner la taille de memaddr: 8 ou 16 bits

Retourne None.

Uniquement valable en mode master.

i2c.recv(...)

i2c.recv(recv, addr=0x00, timeout=5000)

Recevoir des données sur le bus:

  • recv peut être un entier représentant le nombre d'octets/bytes à recevoir --OU-- un buffer mutable (modifiable) qui sera remplis avec les octets reçus.
  • addr l'adresse depuis laquelle les données seront reçues (uniquement valable en mode master)
  • timeout le temps d'attente max pour recevoir les données. TimeOut s'exprimant en millisecondes.

Valeur retournée: si recv est un entier alors la fonction retourne un nouveau buffer (mémoire tampon) avec les octets/bytes reçu --sinon-- ce sera la même buffer que celui passé dans le paramètre recv.

i2c.scan()

Scanne toutes les adresses du Bus I2C de 0x01 à 0x7f et retourne la liste des adresses offrant une réponse.

Cette instruction est uniquement utilisable en mode master.

i2c.send(...)

i2c.send(send, addr=0x00, timeout=5000)

Envoi des données sur le bus:

  • send est la donnée à envoyer (un entier/integer ou un objet buffer)
  • addr est l'adresse du destinataire (uniquement nécessaire en mode master)
  • timeout est le temps d'attente max (timeout) pour l'envoi des données. Temps en millisecondes

Valeur retournée: None.

Constantes

  • I2C.MASTER - pour l'initialisation du bus en mode master (maître).
  • I2C.SLAVE - pour l'initialisation du bus en mode slave (esclave).


Source: class I2C écrit par/written by Damien P.George et autres sources.

Traduit/composé par Meurisse D. pour MCHobby.be - Translated/assembled by Meurisse D. for MCHobby.be

Traduit avec l'autorisation de micropython.org - Translated with the authorisation of micropython.org

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