การเขียนโปรแกรมภาษา C สำหรับ AVR (ATmega328P): ตอนที่ 5#

Keywords: Atmel AVR MCU, ATmega328P, Bare-metal C Programming, AVR-GCC, avr-libc

การเขียนโปรแกรมภาษา C แบบ Bare-Metal และการใช้ไลบรารี avr-libc
การสแกนหาอุปกรณ์ (Scanning I2C Devices)
การอ่านจากโมดูลเซนเซอร์ BH1750 Digital Light Sensor
การแสดงผลด้วยโมดูล LCD16x2 I2C PCF8574

▷ การเขียนโปรแกรมภาษา C แบบ Bare-Metal และการใช้ไลบรารี avr-libc#

บทความในตอนที่ 5 สาธิตตัวอย่างการเขียนโค้ดภาษา C เพื่อใช้งานวงจรที่เรียกว่า Two-Wire Serial Interface (TWI) ภายในชิป ATmega328P มีการใช้คำสั่งหรือฟังก์ชันของไลบรารี avr-libc (Online User Manual) และใช้ Wokwi Simulator ในการจำลองการทำงานของโค้ดเพื่อตรวจสอบความถูกต้องในเบื้องต้น

คำแนะนำ: ถ้าจะลองโค้ดตัวอย่างโดยใช้ Arduino IDE เพื่อคอมไพล์และอัปโหลดไปยังบอร์ดทดลอง Arduino Uno หรือ Nano ให้สร้าง Arduino Sketch และทำให้ไฟล์ .ino ไม่มีโค้ดใด ๆ (Empty Sketch) และให้สร้างไฟล์ main.c เพื่อเขียนโค้ด

▷ I2C (Inter-Integrated Circuit Bus)#

I2C Bus (อ่านว่า "ไอ-สแควร์-ซี-บัส") เป็นโพรโทคอลสำหรับการสื่อสารข้อมูลดิจิทัล ใช้สัญญาณดิจิทัลสำหรับ I/O เพียง 2 เส้น คือ SCL (Serial Clock)เป็นสัญญาณนาฬิกาเพื่อกำหนดจังหวะในการทำงานในการรับส่งข้อมูล และ SDA (Serial Data) เป็นสัญญาณสำหรับข้อมูลหนึ่งบิต และสัญญาณแต่ละเส้นจะต้องมีตัวต้านทาน Pullup ต่ออยู่ด้วย

ระบบบัส I2C ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นมาสเตอร์ (Master) หรือ ตัวควบคุม (Controller) และอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นสเลฟ (Slave) หรืออุปกรณ์ที่คอยสื่อสารข้อมูลกับมาสเตอร์ในระบบบัสเดียวกัน (เหมือนกรณีของบัส SPI) อุปกรณ์หลายประเภท เช่น ไอซีเซนเซอร์ จะทำหน้าที่เป็นสเลฟเท่านั้น แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถเขียนโปรแกรมให้ทำงานได้เป็นมาสเตอร์ หรือสเลฟก็ได้

รูป: ตัวอย่างระบบบัส I2C ที่มีอุปกรณ์หลายตัวเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยสัญญาณ SDA และ SCL (Source: Atmel)

การทำงานของอุปกรณ์ในระบบบัส I2C แบ่งได้ตามหน้าที่ดังนี้

Master หรือ Slave: อุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นมาสเตอร์หรือสเลฟ
Transmitter หรือ Receiver: อุปกรณ์เป็นตัวส่งข้อมูลหรือตัวรับข้อมูล

โดยทั่วไป ชิปไมโครคอนโทรลเลอร์รองรับการใช้งานบัส I2C และแบ่งรูปแบบการทำงานในแต่ละช่วงเวลาได้เป็น 4 โหมด

Master Transmitter (MT) เป็นมาสเตอร์และเขียนข้อมูลเพื่อส่งไปยังสเลฟ
Master Receiver (MR) เป็นมาสเตอร์และขอข้อมูลจากสเลฟ
Slave Transmitter (ST) เป็นสเลฟและรอให้มาสเตอร์มาขอข้อมูลแล้วส่งออกไป
Slave Receiver (SR) เป็นสเลฟและรอให้มาสเตอร์ส่งข้อมูลมาแล้วคอยรับ

ในการสื่อสารระหว่างมาสเตอร์และสเลฟ ต้องมีการกำหนดแอดเดรสของอุปกรณ์ (Device Address) เพื่อระบุว่ามาสเตอร์จะสื่อสารกับสเลฟตัวใดในระบบบัส โดยทั่วไปจะใช้แอดเดรสแบบ 7 บิต (7-bit Address) ซึ่งใช้ระบุได้ถึง 128 อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน และแอดเดรสของอุปกรณ์สเลฟแต่ละตัวในบัส I2C เดียวกันจะต้องไม่ซ้ำกัน

รูป: ข้อมูลไบต์แรกที่ถูกส่งออกไปโดยมาสเตอร์ เป็นตัวระบุแอดเดรส 7 บิตของอุปกรณ์ (สเลฟ) และมีบิต R/W (Source: Atmel)

มาสเตอร์เริ่มต้นเข้าใช้บัส I2C ด้วยการสร้างสัญญาณเริ่มต้นที่เรียกว่า Start Condition และจะต้องปิดท้ายด้วยสัญญาณหยุดที่เรียกว่า Stop Condition เมื่อมาสเตอร์ส่งสัญญาณเริ่มต้นแล้ว จะส่งไบต์แรกซึ่งประกอบด้วยแอดเดรสขนาด 7 บิต ของอุปกรณ์สเลฟ และอีกหนึ่งบิตในตำแหน่ง LSB ที่ระบุว่า จะเขียนหรืออ่านข้อมูลถัดไป หรือเรียกว่า บิต R/W Operation (Read/Not-Write Bit: 1=Read, 0=Write)

รูป: การเปลี่ยนแปลงลอจิกของสัญญาณ SDA และ SCL ที่เป็นการเริ่มต้น (Start Condition) และจบการสื่อสาร (Stop Condition) ซึ่งเกิดจากการส่งสัญญาณโดยมาสเตอร์ในระบบบัส I2C (Source: Atmel)

หลังจากได้ส่งข้อมูลหนึ่งไบต์แล้ว อุปกรณ์ที่เป็นตัวส่งข้อมูลจะต้องตรวจสอบดูว่า มีการตอบรับจากอุปกรณ์อีกฝ่ายหนึ่งหรือไม่ โดยการอ่านสัญญาณบิตที่เรียกว่า "บิตตอบรับ"" (Acknowledge Bit) หรือ บิต ACK ซึ่งจะต้องมีค่าเป็น 0 แต่ถ้าไม่มีการตอบรับ จะได้ค่าเป็น 1 (เรียกกรณีนี้ว่า No ACK หรือ NACK) และให้จบการทำงานของมาสเตอร์

เมื่อได้รับหรือส่งข้อมูลครบแล้วและไม่ต้องการใช้บัสอีกต่อไป อุปกรณ์มาสเตอร์จะต้องจบการทำงานโดยการส่งสัญญาณหยุด หรือ Stop Condition แต่ถ้าจะใช้บัสต่อไปอีก (เช่น ในกรณีที่ส่งข้อมูลไบต์ออกไปแล้วตามด้วยการอ่านข้อมูลไบต์จากอุปกรณ์สเลฟ) ให้ส่งสัญญาณเริ่มใหม่อีกครั้ง โดยไม่ต้องส่งสัญญาณ Stop Condition และเรียกกรณีนี้ว่า Repeated Start Condition ซึ่งมีลักษณะเหมือน Start Condition ตามปรกติ จากนั้นให้สื่อสารข้อมูลต่อไปและจบด้วย Stop Condition

▷ การใช้งาน TWI ของ ATmega328P#

ชิป ATmega328P มีวงจรที่เรียกว่า TWI เพียง 1 ชุด สามารถโปรแกรมให้ทำงานเป็นมาสเตอร์หรือสเลฟได้ และใช้ขา PC4/SDA และ PC5/SCL ซึ่งตรงกับขา A4 และ A5 บนบอร์ด Arduino Uno / Nano ตามลำดับ

ความถี่ในการทำงานของบัส I2C มักจะเป็น 100kHz (Standard Mode) หรือ 400kHz (Fast-mode) ในการสื่อสารข้อมูล (สำหรับอุปกรณ์บางชนิด สามารถใช้อัตราสูงกว่า 1MHz)

ข้อสังเกต: บอร์ด Arduino Nano v3.0 และ Uno Rev.3 ไม่มีตัวต้านทาน Pull-Up ที่ขา SCL และ SDA ความถี่ของ SCL ที่ทำงานได้สูงสุดคือ 400kHz

รีจิสเตอร์ขนาด 8 บิต ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของ TWI ในโหมดมาสเตอร์ (ศึกษารายละเอียดจากเอกสาร ATmega328P Datasheet) ได้แก่

TWCR (TWI Control Register) เกี่ยวข้องกับการทำงานของ TWI เช่น
- บิต TWEN (TWI Enable Bit) เขียนค่าบิตเป็น 1 เพื่อเริ่มต้นการทำงานของ TWI
- บิต TWIE (TWI Interrupt Enable Bit) เปิดการใช้งานอินเทอร์รัพท์
- บิต TWINT (TWI Interrupt Flag) มีไว้เพื่อตรวจสอบค่าบิตที่ระบุว่าเกิดอินเทอร์รัพท์
- บิต TWSTA และ TWSTO (TWI START / STOP Condition Bit) ใช้เพื่อส่งสัญญาณเริ่มต้นหรือสัญญาณจบการใช้งานบัส
- บิต TWEA (TWI Enable Acknowledge Bit)ส่งสัญญาณบิตตอบรับว่าได้รับข้อมูลแล้ว
- บิต TWWC (TWI Write Collison Bit) ระบุว่า มีการเขียนข้อมูลไบต์ลงใน TWDA ในขณะที่บิต TWINT ยังเป็น 0 ซึ่งแสดงว่า ยังอยู่ในระหว่างการทำงานของ TWI (การเขียนข้อมูลไบต์ถัดไปลงใน TWDA จะต้องรอให้การส่งข้อมูลไบต์ก่อนหน้าเสร็จก่อน คือ รอให้บิต TWINT มีค่าเป็น 1 และการเขียนค่าบิตเป็น 1 ไปยังบิต TWINT ในรีจิสเตอร์ เป็นการเคลียร์บิตดังกล่าว)
TWSR (TWI Status Register) สำหรับอ่านค่าบิตสถานะหรือ Status Code (มี 5 บิต) และกำหนดค่า TWI Prescaler (มี 2 บิต สำหรับเลือกค่า 1, 4, 16 หรือ 64 )
TWBR (TWI Bit Rate Register) ใช้สำหรับตั้งค่าเพื่อกำหนดความถี่ SCL ของ I2C Master
TWDA (TWI Data Register) สำหรับเขียนหรืออ่านค่าไบต์ข้อมูล

รูป: รายการรีจิสเตอร์ของ TWI สำหรับการทำงานในโหมดมาสเตอร์

การกำหนดค่าความถี่สำหรับ SCL ( $f_{SCL}$ ) คำนวณได้ตามสูตรต่อไปนี้

$f_{SCL} = \frac{f_{CPU}}{(16 + 2 \cdot \mbox{TWBR} \cdot \mbox{Prescaler})}$

โดยทั่วไป ให้เลือกค่า Prescaler เท่ากับ 1 (ตั้งค่าบิต TWPS[1:0] ในรีจิสเตอร์ TWSR ให้เท่ากับ 00) และ $f_{CPU}$ เท่ากับ 16MHz สำหรับบอร์ด Arduino Uno / Nano และจะต้องมากกว่า $f_{SCL}$ อย่างน้อย 16 เท่า ดังนั้นจะได้ค่าสำหรับ TWBR ดังนี้

$\mbox{TWBR} = ((f_{CPU}/f_{SCL})-16)/2$

ไฟล์ <util/twi.h> ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไลบรารี avr-libc สามารถนำเข้ามาใช้เป็น C Header File ได้ เนื่องจากมีการประกาศแมโครหรือค่าคงที่เอาไว้ เช่น ค่าบิตสำหรับสถานะการทำงานต่าง ๆ ของ TWI แยกตามโหมดการทำงานสำหรับมาสเตอร์และสเลฟ

ตัวอย่างค่าคงที่ (บางส่วน) สำหรับการทำงานของ TWI ในโหมดมาสเตอร์ เช่น

Macros	Value	Description
`TW_START`	`0x08`	start condition transmitted
`TW_REP_START`	`0x10`	repeated start condition transmitted
`TW_MT_SLA_ACK`	`0x18`	SLA+W transmitted, ACK received
`TW_MT_SLA_NACK`	`0x20`	SLA+W transmitted, NACK received
`TW_MT_DATA_ACK`	`0x28`	data transmitted, ACK received
`TW_MT_DATA_NACK`	`0x30`	data transmitted, NACK received
`TW_MR_SLA_ACK`	`0x40`	SLA+R transmitted, ACK received
`TW_MR_SLA_NACK`	`0x48`	SLA+R transmitted, NACK received
`TW_MR_DATA_ACK`	`0x50`	data received, ACK returned
`TW_MR_DATA_NACK`	`0x58`	data received, NACK returned

ถ้าอุปกรณ์มาสเตอร์ต้องการเขียนข้อมูลไบต์ไปยังอุปกรณ์สเลฟ ก็มีลำดับดังนี้

ส่งสัญญาณ Start Condition
ส่งข้อมูลไบต์ที่มีแอดเดรส 7 บิต และบิต R/W มีค่าเป็น 0 (TW_WRITE) และให้ตรวจสอบบิต ACK เพื่อดูว่า มีอุปกรณ์สเลฟตอบกลับมาหรือไม่
ส่งข้อมูลไบต์ถัดไป (ถ้ามี) และตรวจสอบบิต ACK จากสเลฟ หลังจากข้อมูลหนึ่งไบต์ได้ถูกส่งออกไป
ส่งสัญญาณ Stop Condition

ถ้าอุปกรณ์มาสเตอร์ต้องการอ่านข้อมูลไบต์มาจากอุปกรณ์สเลฟ ก็มีลำดับดังนี้

ส่งสัญญาณ Start Condition
ส่งข้อมูลไบต์ที่มีแอดเดรส 7 บิต และบิต R/W มีค่าเป็น 1 (TW_READ) และให้ตรวจสอบบิต ACK เพื่อดูว่า มีอุปกรณ์สเลฟตอบกลับมาหรือไม่
รับข้อมูลไบต์ทีละไบต์จากอุปกรณ์สเลฟ เมื่อได้รับข้อมูลหนึ่งไบต์แล้วให้ตอบกลับไปด้วยบิต ACK ยกเว้นข้อมูลไบต์สุดท้าย ให้ตอบกลับด้วย NACK
ส่งสัญญาณ Stop Condition

▷ การสแกนหาอุปกรณ์ (Scanning I2C Devices)#

เมื่อต้องการตรวจสอบดูว่า มีอุปกรณ์สเลฟเชื่อมต่ออยู่หรือไม่ มีหลักการทำงานดังนี้ ให้ลองค่าแอดเดรสในช่วง 0 ถึง 127 ไปทีละค่า และลองส่งไบต์แรกที่ประกอบด้วยแอดเดรส 7 บิต และบิต R/W เมื่อส่งออกไปข้อมูลไบต์แรกออกแล้วมีการตอบกลับมาด้วยบิต ACK แสดงว่ามีอุปกรณ์ที่ตรงกับแอดเดรสดังกล่าว

โค้ดตัวอย่างมีการแบ่งและแยกเก็บในไฟล์ต่าง ๆ ดังนี้

serial.h และ serial.c มีฟังก์ชันสำหรับใช้งาน UART เพื่อส่งข้อความไปยังคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้โดยใช้ฟังก์ชัน printf() ได้
i2c.h และ i2c.c มีฟังก์ชันสำหรับการใช้งาน TWI ในโหมด I2C master และเลือกความถี่สำหรับ SCL ได้ เช่น 100kHz หรือ 400kHz
main.c มีฟังก์ชัน main() และ scan_i2c_devices()

การทำงานในฟังก์ชัน main() ของตัวอย่างโค้ดเพื่อสแกนหาอุปกรณ์สเลฟในระบบบัส I2C มีลำดับขั้นตอนดังนี้

เรียกฟังก์ชัน init_i2c() เพื่อเริ่มต้นใช้งาน TWI (I2C) เพื่อทำให้ชิป ATmega328P ทำงานในโหมดมาสเตอร์ และใช้ความถี่ 400kHz สำหรับ SCL
เรียกฟังก์ชัน init_uart(115200) เพื่อเริ่มต้นใช้งาน UART และใช้ค่า Baudrate 115200 และสามารถใช้คำสั่ง printf() ส่งข้อความออกทาง Serial/UART ได้
ทำขั้นตอนซ้ำ เพื่อตรวจสอบแอดเดรสของอุปกรณ์ โดยเรียกฟังก์ชัน scan_i2c_devices() และหน่วงเวลาไว้ประมาณ 4 วินาที ก่อนทำซ้ำ

ตัวอย่างของโค้ดในไฟล์ main.c มีดังนี้

// File: main.c
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>       // for printf()
#include <util/delay.h>  // for _delay_ms()
#include "serial.h" 
#include "i2c.h" 

void scan_i2c_devices(void) {
  char sbuf[32];
  int n_devices = 0;
  printf("   ");
  for (uint8_t col = 0; col < 16; col++) {
    printf("%3x", col);
  }
  printf("\n");
  uint8_t addr = 0;
  for (uint8_t row = 0; row < 8; row++) {
    printf("%02x:", row << 4);
    for (uint8_t col = 0; col < 16; col++) {
      if (row == 0 && addr <= 1) {
        printf("   ");
      } else {
        uint8_t result = i2c_start_transmission(addr << 1);
        i2c_end_transmission();
        if (result) { // error
          printf(" --");
        } else {
          n_devices++;
          printf(" %2x", addr);
        }
      }
      addr++;
    }
    printf("\n");
  }
  printf("Devices found: %d\n", n_devices );
  printf("-------------------------------\n\n");
}

int main(void) {
  // Initialize I2C
  init_i2c(400000);
  // Initialize the UART and set baudrate to 115200.
  init_uart(115200);
  while (1) {
    printf("I2C Scan....\n");
    scan_i2c_devices();
    _delay_ms(4000);
  }
  return 0;
}

เมื่อมีโค้ดตัวอย่างแล้ว ก็สามารถนำไปทดลองใช้กับ Wokwi Simulator ตามรูปตัวอย่างต่อไปนี้ ซึ่งมีการนำบอร์ด Arduino Nano มาต่อกับอุปกรณ์ 3 ชนิด เชื่อมต่อผ่านทางบัส I2C

รูป: ตัวอย่างการจำลองการทำงานเพื่อตรวจสอบแอดเดรสของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับบัส I2C

▷ การอ่านจากโมดูลเซนเซอร์ BH1750 Digital Light Sensor#

ไฟล์ที่เกี่ยวข้องได้แก่

serial.h และ serial.c
i2c.h และ i2c.c
main.c (ตามตัวอย่างโค้ดข้างล่าง)

โค้ดไฟล์ใน main.c สาธิตการอ่านค่าจากโมดูล BH1750 (I2C) เพื่อวัดค่าความเข้มแสง ซึ่งมีหมายเลขแอดเดรสเท่ากับ 0x23 การอ่านค่าของไอซี BH1750 จะใช้คำสั่ง 0x20 เพื่อวัดค่าหนึ่งครั้ง (ไม่ได้เลือกโหมดวัดค่าแบบต่อเนื่อง) แล้วเว้นระยะเวลาก่อนอ่านค่าใหม่

// File: main.c
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>       // for printf()
#include <util/delay.h>  // for _delay_ms()
#include "serial.h" 
#include "i2c.h" 

#define BH1750_ADDRESS  (0x23)

uint8_t init_bh1750() {
  uint8_t result;
  // Start I2C transmission for write
  result = i2c_start_transmission( (BH1750_ADDRESS << 1) | TW_WRITE);
  if ( result ) {
    i2c_end_transmission();
    printf("BH1750 initialization failed!\n");
    return 1; // error
  }
  i2c_write( 0x01 ); // Send POWER_ON command
  // End I2C transmission
  i2c_end_transmission();
  _delay_ms(150);
  printf("BH1750 initialization OK!\n");
  return 0;
}

uint8_t bh1750_read( uint16_t *raw_value ) {
  uint8_t result;
  // Start I2C transmission for write
  result = i2c_start_transmission( (BH1750_ADDRESS << 1) | TW_WRITE);
  if ( result ) {
    i2c_end_transmission();
    printf("BH1750: I2C operation failed...!\n");
    return 1; // error
  }
  // Send command to initiate single measurement with 1.0x resolution
  i2c_write( 0x20 );
  // End I2C transmission
  i2c_end_transmission();
  _delay_ms(120);

  // Start I2C transmission for read
  result = i2c_start_transmission( (BH1750_ADDRESS << 1) | TW_READ );
  if ( result ) {
    printf("BH1750: I2C operation failed...!\n");
    i2c_end_transmission();
    return 2; // error
  }
  // Read two bytes of light data
  uint8_t buf[2] = {0x00,0x00};
  i2c_read(&buf[0], 1 /*ACK*/);
  i2c_read(&buf[1], 0 /*NACK*/);
  // End I2C transmission
  i2c_end_transmission();
  *raw_value = (buf[0] << 8) | buf[1];
  return 0;
}

int main(void) {
  // Initialize I2C
  init_i2c(400000);
  // Initialize the UART and set baudrate to 115200.
  init_uart(115200);
  // Initialize BH1750
  init_bh1750();
  while (1) {
    uint16_t value;
    uint8_t result;
    result = bh1750_read(&value);
    if (!result) {
      float lux = value/1.2f;
      printf("Lux:%u\n", (uint16_t)lux );
    } else {
      printf("Lux:---- (err=%d)\n", result );
    }
    _delay_ms(100);
  }
  return 0;
}

รูป: ตัวอย่างการอ่านค่าจากโมดูล BH1750 แล้วนำมาแสดงค่าด้วย Arduino Serial Plotter

▷ การแสดงผลด้วยโมดูล LCD16x2 I2C PCF8574#

ตัวอย่างถัดไป สาธิตใช้งานโมดูล LCD16x2 (HD44780U driver) (Datasheet) ซึ่งได้นำมาใช้งานร่วมกับโมดูล PCF8574A Adapter ทำให้สามารถเชื่อมต่อด้วยบัส I2C ได้

รูป: โมดูล LCD16x2 + PCF8574 I2C Adapter

โดยปรกติการเขียนคำสั่งหรือข้อมูลไปยังโมดูล LCD16x2 จะทำครั้งละ 4 บิต (4-bit Parallel Mode) ที่ขา DB4 .. DB7 รวมถึงจะต้องมีขาสัญญาณควบคุม ได้แก่ RS (Register Select), RW (Read/Write) และ E (Enable) ดังนั้นจึงใช้ขาสัญญาณรวมทั้งหมด 7 ขา

รูป: LCD16x2 Module (16 Pins)

โมดูล PCF8574 Adapter (Schematic) ทำหน้าที่เป็นตัวขยายพอร์ต 8-bit I/O มีการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ในด้านหนึ่งด้วยบัส I2C (ใช้สายสัญญาณเพียง 2 เส้น SDA และ SCL) และมีอีกด้านหนึ่งของโมดูล PCF8574 Adapter ที่ใช้ขา P0 .. P7 เชื่อมต่อกับขาของโมดูลLCD16x2 (16-pin) มีดังนี้

PCF8574 Pins	LCD16x2 Pins	Description
P0	RS	Register Select
P1	RW	Read/Write
P2	CS	Chip Select or Enable
P3	BL	Backlight Control (with NPN transitor)
P4	D4	DB4 (Data Bit 4)
P5	D5	DB5 (Data Bit 5)
P6	D6	DB6 (Data Bit 6)
P7	D7	DB7 (Data Bit 7)

ข้อสังเกต: ไอซี PCF8574(T) มีแอดเดรสให้เลือกใช้งานได้ โดยตั้งค่าลอจิกที่ขา A0 .. A2 และมีแอดเดรสที่เลือกได้ในช่วง 0x20 .. 0x27 แต่ถ้าเป็นไอซี PCF8574A จะมีแอดเดรสที่เลือกใช้ได้ในช่วง 0x38 .. 0x3F

ไฟล์ซอร์สโค้ดที่เกี่ยวข้องกับโค้ดตัวอย่างนี้ ได้แก่

serial.h และ serial.c
i2c.h และ i2c.c
lcd_i2c.h และ lcd_i2c.c มีฟังก์ชันสำหรับการใช้งาน โมดูล LCD16x2 (I2C)
main.c (ตามตัวอย่างโค้ดข้างล่าง)

โค้ดในไฟล์ main.c มีดังนี้

// File: main.c
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>       // for printf()
#include <util/delay.h>  // for _delay_ms()
#include "serial.h" 
#include "i2c.h" 
#include "lcd_i2c.h" 

int main(void) {
  // Initialize I2C
  init_i2c(400000);
  // Initialize the UART and set baudrate to 115200.
  init_uart(115200);
  // Initialize LCD16x2 (I2C PCF8574A)
  lcd_init(0x3F);
  // Set cursor to the first position in the first line
  lcd_set_cursor(0,0);
  lcd_write_line("LCD16x2 I2C Demo");
  uint16_t counter = 0;
  char sbuf[20];
  while (1) {
    sprintf( sbuf, "Count: %05u", counter++);
    lcd_set_cursor(0,1);
    lcd_write_line(sbuf);
    _delay_ms(1000);
  }
  return 0;
}

รูป: ตัวอย่างการจำลองการทำงานโดยใช้ Wokwi Simulator

▷ กล่าวสรุป#

บทความนี้นำเสนอการใช้งานวงจร TWI ในโหมดการทำงานมาสเตอร์ เพื่อการสื่อสารข้อมูลบิตอนุกรมแบบซิงโครนัสตามโพรโทคอล I2C Bus โดยวิธีการจำลองการทำงานด้วย Wokwi Simulator และทดลองกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยใช้อุปกรณ์จริง เช่น Arduino Nano

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Created: 2023-01-21 | Last Updated: 2023-01-23

Keys	Action
`?`	Open this help
`n`	Next page
`p`	Previous page
`s`	Search