I2C

概要

2本の信号線を利用した比較的低速の通信方式。概ね100Kから400K程度の転送速度です。

M5StickCは上側に外部接続用のピンソケットと、下側にGrove端子がついています。 入力専用のIO36を除き、外部接続可能な4PINはどんな組み合わせでもI2Cで通信が可能です。

IO26とIO0のような組み合わせも可能でしたが、通常はピンソケットのIO0とIO26、Grove端子のIO32とIO33の組み合わせで使うと思います。

M5StickCは内部で1つのI2C通信を行っているため、あと1つのI2C通信をすることが可能です。

またArduino環境ではI2Cのマスター動作しかライブラリが用意されていません。マイコンなどと接続する場合にはUARTなど他の通信プロトコルを検討してください。

内蔵ピンアサイン

• Wire1 SDA:IO21, SCL:IO22

上記が内部で宣言されて、電源管理やRTC接続で利用されています。

おすすめピンアサイン

• ピンソケット SDA:IO0, SCL:IO26
• Grove端子 SDA:IO32, SCL:IO33

GroveのI2C端子が上記のアサインなので、逆に使うと混乱します。 ピンソケット側はどちらでも構わないのですが、OfficialのI2Cを使ったHATがこのピンアサインだったので、こちらを使ったほうが無難だと思います。

サンプルプログラム

#include <M5StickC.h>

void setup() {
  M5.begin();

  Wire.begin(32, 33);
}

void loop() {
  byte error, address;
  int nDevices;

  Serial.println("Scanning... Wire");

  nDevices = 0;
  for (address = 1; address < 127; address++ )
  {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();

    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address, HEX);
      Serial.println("  !");

      nDevices++;
    }
    else if (error == 4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");

  delay(5000);
}

上記のコードはI2Cのアドレス検索をするサンプルです。I2Cを接続した場合には利用できるかスキャンしてからの方が、問題の切り分けがしやすいです。

2系統同時に使う方法(ピンソケット＋Grove接続I2C)

void setup() {
  M5.begin();

  Wire.begin(32, 33);
  Wire1.begin(0, 26);
}

内部のI2C通信を使わないのであれば、同時に利用が可能です。

Wireが1系統目のI2C通信で、Wire1が2系統目のI2C通信です。通常Wire1は電源管理などの内部接続用I2Cとして使われています。

M5.begin()で電源管理の初期化をしてしまえば、あとは接続していなくても問題ないかと思いますので、Wire1.begin()で別のピンにアサインしなおします。

3系統同時に使う方法(ピンソケット＋Grove＋内部接続I2C)

#include <M5StickC.h>

void setup() {
  M5.begin();

  Wire.begin(32, 33);
}

void loop() {
  byte error, address;
  int nDevices;

  Serial.println("Scanning... Wire");

  nDevices = 0;
  for (address = 1; address < 127; address++ )
  {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();

    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address, HEX);
      Serial.println("  !");

      nDevices++;
    }
    else if (error == 4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");

  Serial.println("Scanning... Wire1");
  Wire1.begin(0, 26);

  nDevices = 0;
  for (address = 1; address < 127; address++ )
  {
    Wire1.beginTransmission(address);
    error = Wire1.endTransmission();

    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address, HEX);
      Serial.println("  !");

      nDevices++;
    }
    else if (error == 4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");

  Serial.println("Scanning... Wire1-2");
  Wire1.begin(21, 22);

  nDevices = 0;
  for (address = 1; address < 127; address++ )
  {
    Wire1.beginTransmission(address);
    error = Wire1.endTransmission();

    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address, HEX);
      Serial.println("  !");

      nDevices++;
    }
    else if (error == 4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");

  delay(5000);
}

I2Cのアドレススキャナで検証しましたが、使う前にbegin()でアドレス指定をすれば使えそうです。

ただ、複数使うのはトラブルになりそうなので、可能であればピンソケットかGroveのどちらか1系統だけを使ったほうが安全だと思います。

クラスリファレンス

• Class/ESP32/TwoWire

リファレンス

• espressif

公式サンプルコード

• Git Hub M5StickC/examples/Hat/ENV
• Git Hub M5StickC/examples/Hat/MLX90640
• Git Hub M5StickC/examples/Hat/NCIR_Hat

関連ブログ

• M5StickCのIOについて調べてみた
• M5StickCでI2C通信をする