IIC接口介绍

i2c类实例化

I2C是设备之间的两线通信协议。在物理层它只需要两个信号线：SCL 和 SDA，分别是时钟和数据线。I2C 对象关联到总线，它可以在创建时初始化，也可以稍后初始化。
与I2C有关的类定义在machine中，我们可以通过

class machine.I2C(scl, sda, freq)

实例化一个I2C的类
其中
scl为i2c设备时钟引脚对象；sda为i2c设备数据线引脚对象；freq为SCL时钟频率（0 < freq ≤ 500000(Hz)）。

i2c类中的函数介绍

I2C.init(scl, sda, freq)

函数说明：初始化i2c总线。

scl：SCL信号线的I/O口
sda：SDA信号线的I/O口
freq：SCL时钟频率
示例：

i2c.init(scl=Pin(22),sda=Pin(21))

I2C.scan()

函数说明：扫描0x08到0x77之间的I2C地址，并返回设备列表。
示例：

i2c.scan()

I2C.start()

函数说明：在总线上触发START状态（SCL为高电平时，SDA转为低电平）。
示例：

i2c.start()

I2C.stop()

函数说明：在总线上触发STOP状态 (SCL为高电平时，SDA转为高电平)。
示例：

i2c.stop()

I2C.write(buf)

函数说明：buf中的数据写入到总线，并返回写入的字节数。

buf：存储数据的缓冲区
注意：
使用write()函数时要与start函数一起使用，否则无法返回写入的字节数。
示例：

buf = b'123'
i2c.start()
i2c.write(buf)

I2C.readinto(buf, nack=True)
函数说明：从总线上读取数据并存放到buf，无返回值。

buf：存储数据的缓冲区
注意：
读取的字节数是buf的长度。在接收到最后一个字节之前，总线将发送ACK信号。在接收到最后一个字节后，如果nack为True，那么将发送一个NACK信号，否则将发送一个ACK信号。 示例：

buf=bytearray(3)
i2c.readinto(buf)

I2C.readfrom(addr, nbytes)

函数说明：从指定地址设备读取数据，返回读取对象，这个对象与I2C设备有关。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
nbytes：要读取数据的大小
示例：

data = i2c.readfrom(24, 8)
print(data)

运行结果：
b’\x00\x02\x00\x00\xe8\x03\xe8\x03’

I2C.readfrom_into(addr, buf)

函数说明：从指定地址设备读取buf.len()个数据到buf。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
buf：存储数据的缓冲区
示例：

buf = bytearray(8)
i2c.readfrom_into(24, buf)
print(buf)

运行结果：
bytearray(b’\x00\x02\x00\x00\xe8\x03\xe8\x03’)

I2C.writeto(addr, buf)

函数说明：将buf中的数据写入设备，并返回写入数据的大小。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
buf：存储数据的缓冲区
示例：

b = bytearray(3)
b[0] = 24
b[1] = 111
b[2] = 107
i = i2c.writeto(24,b)

I2C.readfrom_mem(addr, memaddr, nbytes, addrsize=8)
函数说明：从I2C设备的寄存器中读取并返回数据。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
memaddr：寄存器地址
nbytes：要读取的字节大小
addrsize：指定地址大小，默认为8位（在ESP8266上这个参数无效，地址大小总是8位）
示例：

b = i2c. readfrom_mem(24,  0x58, 3)
print(b)

运行结果：
b’\x00\x02\x01’

I2C.readfrom_mem_into(addr, memaddr, buf, addrsize=8)
函数说明：从I2C设备的寄存器中读取buf.len()个数据到buf，无返回值。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
memaddr：寄存器地址
buf：存储数据的缓冲区
addrsize：指定地址大小，默认为8位（在ESP8266上这个参数无效，地址大小总是8位），读取数据数量是buf的长度。
示例：

buf=bytearray(8)
i2c.readfrom_mem_into(24, 0x58, buf)

I2C.writeto_mem(addr, memaddr, buf, addrsize=8)
函数说明： 将buf 中的数据全部写入到从设备 addr 的内存 memaddr。

addr：i2c设备地址（可由scan函数读取出来）
memaddr：寄存器地址
buf：存储数据的缓冲区
addrsize：指定地址大小，默认为8位（在ESP8266上这个参数无效，地址大小总是8位），读取数据数量是buf的长度。
示例：

buf = b'123'
i2c.writeto_mem(24, 0x58, buf)

最佳实践

PCA9685 是最常见的多路PWM控制器，最高可以输出16路12位分辨率的PWM，可以用来控制LED或者舵机。这里我们着重讲解下如何控制舵机。

舵机控制

假设舵机为50HZ的控制频率，脉宽为0.5ms~2.5ms，12位分辨率(4096级)，相关精度计算如下：

• PWM周期：
  
• 时间分辨率：
  
• 最大脉宽时间：
  
  • 0-180度的舵机，角度分辨率：
    

寄存器介绍

MODE1

首先介绍MODE1寄存器,如下图:

在使用该寄存器的时候要注意：

• 如果未停止所有PWM输出就将其进入到睡眠模式，那么，所有输出通道在下一轮都将输出高电平。
• 睡眠后重新启动PWM的操作为:
• 注意，在设置PWM频率(写PRESCALE寄存器)的时候，要先设置为Sleep模式，请参考后面源码部分。

MODE2

该寄存器的各位功能如下图所示:

PWM ctrl

PWM通道寄存器如下图：

代码

PCA9685

import ustruct
import time
​
​
class PCA9685:
    def __init__(self, i2c, address=0x40):
        self.i2c = i2c
        self.address = address
        self.reset()
​
    def _write(self, address, value):
        self.i2c.writeto_mem(self.address, address, bytearray([value]))
​
    def _read(self, address):
        return self.i2c.readfrom_mem(self.address, address, 1)[0]
​
    def reset(self):
        self._write(0x00, 0x00) # Mode1
​
    def freq(self, freq=None):
        if freq is None:
            return int(25000000.0 / 4096 / (self._read(0xfe) - 0.5))
        prescale = int(25000000.0 / 4096.0 / freq + 0.5)
        old_mode = self._read(0x00) # Mode 1
        self._write(0x00, (old_mode & 0x7F) | 0x10) # Mode 1, sleep
        self._write(0xfe, prescale) # Prescale
        self._write(0x00, old_mode) # Mode 1
        time.sleep_us(5)
        self._write(0x00, old_mode | 0xa1) # Mode 1, autoincrement on
​
    def pwm(self, index, on=None, off=None):
        if on is None or off is None:
            data = self.i2c.readfrom_mem(self.address, 0x06 + 4 * index, 4)
            return ustruct.unpack('<HH', data)
        data = ustruct.pack('<HH', on, off)
        self.i2c.writeto_mem(self.address, 0x06 + 4 * index,  data)
​
    def duty(self, index, value=None, invert=False):
        if value is None:
            pwm = self.pwm(index)
            if pwm == (0, 4096):
                value = 0
            elif pwm == (4096, 0):
                value = 4095
            value = pwm[1]
            if invert:
                value = 4095 - value
            return value
        if not 0 <= value <= 4095:
            raise ValueError("Out of range")
        if invert:
            value = 4095 - value
        if value == 0:
            self.pwm(index, 0, 4096)
        elif value == 4095:
            self.pwm(index, 4096, 0)
        else:
            self.pwm(index, 0, value)
​

servo

import pca9685
import math
​
class Servos:
    def __init__(self, i2c, address=0x40, freq=50, min_us=600, max_us=2400,
                 degrees=180):
        self.period = 1000000 / freq
        self.min_duty = self._us2duty(min_us)
        self.max_duty = self._us2duty(max_us)
        self.degrees = degrees
        self.freq = freq
        self.pca9685 = pca9685.PCA9685(i2c, address)
        self.pca9685.freq(freq)
​
    def _us2duty(self, value):
        return int(4095 * value / self.period)
​
    def position(self, index, degrees=None, radians=None, us=None, duty=None):
        span = self.max_duty - self.min_duty
        if degrees is not None:
            duty = self.min_duty + span * degrees / self.degrees
        elif radians is not None:
            duty = self.min_duty + span * radians / math.radians(self.degrees)
        elif us is not None:
            duty = self._us2duty(us)
        elif duty is not None:
            pass
        else:
            return self.pca9685.duty(index)
        duty = min(self.max_duty, max(self.min_duty, int(duty)))
        self.pca9685.duty(index, duty)
​
    def release(self, index):
        self.pca9685.duty(index, 0)
​

main

from machine import Pin, SoftI2C
import servo
​
i2c = SoftI2C(scl=Pin(18), sda=Pin(19), freq=100000)
servo = Servos(i2c, address=0x40, freq=50, min_us=650, max_us=2800, degrees=180)
​
for i in range(0, 180):
    servo.position(0, i) #0接口,度数
    print(i)
    time.sleep(0.2) #间隔时间
​