SPRESENSE で Software I2C ライブラリを使う

Sony Spresense ボード上で、Software I2C を使う方法です。

Software I2C とは

Software I2C とは、ソフトウェアで GPIO 信号をパタパタさせて、I2C 通信をエミュレートしてしまうというものです。I2C Bitbang などとも呼ばれます。もちろん Hardware I2C と比べると、CPU はこの処理に占有されてしまいますし、パフォーマンスもそれなりにしか出ません。

ですが、物理的に I2C 専用ピンが空いていないときなどは、余っているピンで I2C デバイスを制御できると便利です。また、Spresense ボードの場合はマルチコアが使えるので、MainCore では別の処理を行い、SubCore に Software I2C の処理を割り当てる、といった使い方をすれば CPU 処理の負荷について特に気にせず利用することができます。

ライブラリ

Arduino libraries にインストールしてください。

• ゼロベースで自作しても良かったのですが、felias-fogg さんのを流用させて頂きました。
• オリジナルは、脱ボード依存を目的として、Arduino標準APIだけを使うというコンセプトをもつライブラリなのですが、それだとパフォーマンスが出なかったので、ifdef で括って Spresense 依存コードをブチ込んでみました

• 標準のWireライブラリとインターフェース互換で使うためのラッパーです。これはそのまま利用します。

使い方

使い方はかんたんで、SDA, SCL として使うピン番号を指定して、SlowSoftWire のインスタンスを生成するだけす。第3引数は、チップの内蔵プルアップ機能を使うかどうかのフラグですが、true を入れてください。それ以外の使い方は、標準的な Wire ライブラリと同じです。

# include <SlowSoftWire.h>

# define I2C_SDA_PIN 5
# define I2C_SCL_PIN 6

SlowSoftWire Wire = SlowSoftWire(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN, true);

サンプル

I2C Scanner サンプルスケッチを貼っておきます。

I2cScanner.ino

# include <SlowSoftWire.h>

# define I2C_SDA_PIN 5
# define I2C_SCL_PIN 6

SlowSoftWire Wire = SlowSoftWire(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN, true);

void setup()
{
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
  uint8_t error;
  int nDevices;
  int addr;
  int upper, lower;

  printf("I2C Scanning...\n\n");

  nDevices = 0;
  printf("     -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -A -B -C -D -E -F\n");
  for (upper = 0; upper < 8; upper++) {
    printf("%d- :", upper);
    for (lower = 0; lower < 16; lower++) {
      addr = upper * 16 + lower;
      Wire.beginTransmission(addr);
      error = Wire.endTransmission();
      if (error) {
        printf(" --");
      } else {
        printf(" %02x", addr);
        nDevices++;
      }
    }
    printf("\n");
  }

  printf("\nthe number of found I2C devices is %d.\n\n", nDevices);

  delay(5000);
}

正しく動けば、接続されているI2Cデバイスのスレーブアドレス一覧がシリアルモニタ上に表示されます。

I2C Scanning...

     -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -A -B -C -D -E -F
0- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0f
1- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1f
2- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
3- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
4- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
5- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 5d -- --
6- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
7- : -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

the number of found I2C devices is 3.