I2C通信
基本操作
I2C（アイ・スクエアド・シー，アイ・アイ・シー，Inter-Integrated Circuit）はTWI（2線直列インターフェース）とも呼ばれる．
I2C通信では，1つのマスタデバイスと，1つ以上のスレーブデバイスがある．マイクロコントローラはマスタデバイスとしてもスレーブデバイスとしても設定できる．
SCL（クロック）信号は主にマスタによって制御される．データの転送はSDA（データ）線で行われる．マスタは各スレーブに対し，固有の7ビットアドレスを使って通信を行う．
| "START" | START信号を送信する |
| "STOP" | STOP信号を送信する |
| "READ" | I2Cデバイスから入力チャンネルに読み込む |
| "WRITE" | 出力チャンネルからI2Cデバイスに書き込む |
| "data" | data をI2Cデバイスに書き込む |
| "ACK" | ACK信号（肯定応答）を送信または受信する |
| "NACK" | NACK信号（否定応答）を送信または受信する |
"START"信号と"STOP"信号はマスタデバイスのみが送信する．"READ"は入力チャンネルが，"WRITE"は出力チャンネルが使用し，data は入出力チャンネルのどちらでも使うことができる．"ACK"信号と"NACK"信号はデータを受け取るデバイスによって送信され，データを送信するデバイスによって読み取られる．
マイクロコントローラが通信する必要のあるI2Cデバイスの指定は"I2C"オプションで"I2C"->{name1->{spec11,spec12,…},name2->{spec21,spec22,…},…}として与えられる．I2Cの namei は以下の値を取ることができる：
スレーブのI2Cデバイスについて，指定と共に"ClockFrequency"サブオプションを与えることができる．
| {"SDA pin","I2C","SlaveAddress"->addr,"Conversion"…} | データがアドレス addr のスレーブデバイスによって送受信され，マイクロコントローラはマスタデバイスとなる |
| {"SDA pin","I2C","Conversion"…} | データがマスタデバイスによって送受信され，マイクロコントローラはスレーブデバイスとなる |
入力チャンネルでは，サブオプション"Conversion"は入ってくるデータがどのように変換され，入力に割り当てられる必要があるのかを指定する．
出力チャンネルでは，サブオプション"Conversion"は出力がどのように変換され，送信される必要があるのかを指定する．
マイクロコントローラがスレーブモードで動作している場合，そのI2CアドレスはMicrocontrollerEmbedCode[sys,<…,"I2CAddress"->"addr"…>,…]のように，マイクロコントローラの詳細設定をすべて指定する第2引数で指定しなければならない．
例
ATmega168をマスタとして，Arduino Unoをスレーブとして使用し，また，スレーブのMPU-6050温度センサを使用する．マスタはスレーブMPU-6050から測定値を受け取り，それをスレーブのArduino Unoに送る．スレーブのUnoはデータをシリアルで送り，そのデータはデバイスのフレームワークが読むことができる．
I2Cの接続と，ATmega168の電圧調整器を以下に示す．
マスタはスレーブデバイスと通信を行うために，そのアドレスを知る必要がある．MPU-6050のデータシートから，アドレスは0x68であることが分かる．スレーブのUnoにはその他の有効な任意のアドレスが選べる．
mpuAddr = "0x68";
unoAddr = "0x10";マスタはまずMPU-6050を初期化する．すべてのサンプリング時点において，マスタは自信が送った2バイトを読み込む．
mpuSpecs = mpuAddr -> {{"START", "0x41", "START", "READ", "ACK", "READ", "STOP"}, "Initialization" -> {"START", "0x6B", "0x0", "STOP"}};at168Sys = StateSpaceModel[{{}, {}, {}, {{1, 0}, {0, 1}}}, SamplingPeriod -> 0.5, SystemsModelLabels -> None]マスタはその後これらのバイトを，クロック周波数が
MHzであるスレーブのUnoに書き込む必要がある．
unoSpecs = unoAddr -> {{"START", "WRITE", "WRITE", "STOP"}, "ClockFrequency" -> 16 10^6};ピン27はマスタATmega168のSDAピンであり，このピンを通してデータの送受信が行われる．入力バイトと出力バイトの変換は，単に通過するだけであるので，同一である．
at168IO[addr_] := Table["27" -> <|"Type" -> "I2C", "SlaveAddress" -> addr, "Conversion" -> fn|>, {fn, {#1&, #2&}}]Needs["MicrocontrollerKit`"]MicrocontrollerEmbedCode[at168Sys,
<|"Target" -> "ATmega168A_28PDIP", "Inputs" -> at168IO["0x68"], "Outputs" -> at168IO["0x10"]|>, <|"ExternalProgrammer" -> "usbasp"|>,
<|"I2C" -> {mpuSpecs, unoSpecs}|>]マスタはスレーブMPU-6050からの生のバイトをスレーブUnoに送る．スレーブUnoは変換計算を行う．
スレーブUnoをマスタからの2バイトを読み込むように設定する必要がある．
masterSpecs = "Master" -> {"READ", "ACK", "READ"};MPU-6050のデータシートには，生のバイトを実際の温度の値に変換する方法が指定されている．生のバイトは16ビットの値に変換され，さらに実際の値に変換される．
Needs["SymbolicC`"]fn = COperator[BitOr, {COperator[BitShiftLeft, {#1, 8}], #2}]&;unoSys = NonlinearStateSpaceModel[{{}, 36.53 + u / 340}, {}, u, SamplingPeriod -> 0.5]スレーブがI2Cデータを受信するように設定し，変換を行い，それをシリアルポートで送信する．マスタに呼び出されたときに応答できるようにスレーブのI2Cアドレスも指定しなければならない．
ℳ = MicrocontrollerEmbedCode[unoSys, <|"Target" -> "ArduinoUno", "Inputs" -> {"A4" -> <|"Type" -> "I2C", "Conversion" -> fn|>}, "Outputs" -> {"1" -> "Serial"}, "I2CAddress" -> unoAddr|>, "/dev/tty.usbmodem14111", <|"I2C" -> masterSpecs|>]最後に，スレーブからのシリアルデータを受信するようにデバイスフレームワークを設定する．
dv = DeviceOpen["Serial", "/dev/tty.usbmodem14111"]parseData[{ℳ["Serial"]["StartByte"], val0__}] := ToExpression[FromCharacterCode[{val0}]]
parseData[___] := Sequence[]y = {};
task = SessionSubmit@ScheduledTask[If[DeviceExecute[dv, "SerialReadyQ"], y = Join[y, {parseData@DeviceReadBuffer[dv, "ReadTerminator" -> ℳ["Serial"]["EndByte"]]}];
DeviceExecute[dv, "ReadFlush"];], 0.5];TaskRemove[task];
DeviceClose[dv];ListLinePlot[y, PlotRange -> All]