Arduino 之間的 I2C 通訊 (4) 由 master 向 slave 要求資料回傳

相關指令:

指令	發出耆	作用
Wire.begin([<address>]);	master / slave	啟動 Wire (由於 i2c 是用 Wire 的, 這就等同啟動 i2c 了)
Wire.beginTransmission(<address>);	master	開始對 <address> 的連線
Wire.endTransmission();	master	關閉之前的連線
Wire.requestFrom(<address>,<len>);	master	在線上向拍定地址發出回傳 <len> bytes 資料的請求
Wire.available();	master	檢查連線上是否有可接收的資料
Wire.read();	master	讀取連線上的一個 byte 的資料
Wire.onRequest(<function>)	slave	設定函數用來回應線上的請求
Wire.write(<array>,<size>);	slave	在連線上送出 <size>個 byte 的資料

之前已經試過由 master 向 slave 發送資料, 但對於一些像 傳感器的設備, 反而是需要由 slave 把資料回傳的.  有些傳感器可能需要一段時間去讀取資料 (例如 PM2.5 收集 30 秒數據), 如果在主控中執行, 可能會影響其他工序.  如果加一片 arduino 板子, 以 slave 形式去讀取資料, 當 master 發出請求時, 就可以直接把最後的結果回傳, master 就不用花太多時間了.  再者, 把程序分開後, 每個程序可獨立除錯, 而主程式亦變得簡單了.  就如 PM2.5 的例子, 把當中讀取及計算的部份後 master 中抽走, 就不用考慮因為要讀取連續數據而影響其他程序的問題了.

由於 slave 是不能主動發動連線, 所以只可以等待 master 的請求, 然後把資料送出去.

slave 回應請求

像之前接收資料一樣, slave 會設定一個 函數去回應 master 的請求的.

• 執行 Wire.onRequest 去設定處理請求的函數
• 在該函數中, 以 Wire.write 把 資料回傳

以下是一個簡單例子, 當接到請求後, 就回傳一句 "Super169"

#include <Wire.h>

#define SLAVE_ADDRESS 0x12
#define SERIAL_BAUD 57600 

#define I2C_BUFFER_SIZE 32  
uint8_t i2cBuffer[I2C_BUFFER_SIZE];
uint8_t i2cBufferCnt = 0;

void setup() {
  Wire.begin(SLAVE_ADDRESS);    // join I2C bus as a slave with address 1
  Wire.onRequest(requestEvent); // register event
 
  Serial.begin(SERIAL_BAUD);
  Serial.println("I2C Slave.04 started\n");
}

void loop() {
}

void requestEvent()
{
  Wire.write("Super169",8);
}

master 發出請求 並 接收資料


在 master 中發出請求及接收資料, 也只是幾個簡單步驟就可以了:

1. 執行 beginTransmission 並指定地址
2. 以 Wire.requestFrom 向指定地址發出請求, 並指定回傳資料的數目
3. 不斷以 Wire.available 檢查是否有資源, 並以 Wire.read 把一個 byute 資料提出
4. 執行 endTransmission 作結束

這裡大家可能會對 requestForm 有點疑問:

1. 為什麼 requestForm 要提供地址?

在 beginTransmission 中, 已指定了連線的地址, 其他地址是不能使用的, 為何還要指定地址?
這個本人亦有疑問, 但在網上找不到確實的答案.  以下是本人的推測, 有錯的希望大家指出.
首先, requestForm 是不需要放在 beginTransmission 之後的, 是可以獨立執行的, 所以必須要有地址.
但為什麼又要放入 beginTransmission 之後呢?  可能是為了確保 slave 在回傳資料時, 可以合法使用連線.  

2. 為什麼 requestForm 要提供回傳資料的大小

在之前的通訊中, 大家也看到, slave 發送完畢, 是不需要執行任何指令的.  對於 Wire 而言, 是沒有明確的訊息得知 slave 已發送完畢.  所以只好在發出請求時, 設定回傳資料的數目.  在正常情況下, 一般有特別的通訊協定, 發出請求的一方, 都會知道回傳資料的數目, 所以不會有問題的.  如果真的是沒有限定的話, 例如通訊協定中, 以回傳的第一個 byte 回報資料長度.  這樣只好用盡 Wire 的 buffer 把資料都接回來, 之後再進行分析處理.

以下就是一個前 slave 發出請求回傳資料的例子:

#include <Wire.h>

#define SLAVE_ADDRESS 0x12
#define SERIAL_BAUD 57600 
#define DATA_SIZE 8

void setup()
{
  Wire.begin();
 
  Serial.begin(SERIAL_BAUD);
  Serial.println("I2C Master.04 started");
  Serial.println();
}
 
 
void loop()
{
  if (Serial.available()) {

    Wire.requestFrom(SLAVE_ADDRESS, DATA_SIZE);
    Wire.beginTransmission(SLAVE_ADDRESS);
    if (Wire.available()) {
      Serial.print("Data returned: ");
      while (Wire.available()) Serial.print((char) Wire.read());
      Serial.println();
    }
    Wire.endTransmission();
    while(Serial.available()) Serial.read();  // Clear the serial buffer, in this example, just request data from slave
  }

}

執行後, 在 master 一方的 serial monitor 不論輸入什麼, 都會向 slave 發出回傳資料的請求.  而 slave 回傳的字句, 會在 serial monitor 中顯示出來.


相關程式下載:

• master_04.ino
• slave_04.ino