Mindstorms NXT與Arduino之間的I2C通訊

建立NXT與Arduino之間的I2C通訊，主要重點在於瞭解：

NXT Master端程式如何傳送
以及 Arduino Slave端如何接收與回應。

I2C Address

對於7-bits定址當以一個byte(8-bits)來傳送時，需要將位址放在較高的7個bits(bit 1-bit 7)，bit 0(LSB)是用來通知Slave目前Master是要傳送(0)或讀取(1)，舉例：
若Slave Arduino的I2C 位址為0x31(Wire.begin(0x31))時，則NXT端Slave的 8-bits I2C位址就須設成0x62(0x31 << 1)。

NXC I2C Buffer

NXC以LowspeedWrite(port,retrunLength, I2C_input_buffer )來啟始並傳送資料至Slave，傳送的資料存放在I2C_input_buffer的陣列中，第一個元素所存的就是Slave的8-bits address，第二個元素及以後的資料就是要傳送至Slave的資料，而Slave端Arduino會觸發Wire.onReceive (handler)所註冊的handler接收來自NXT所傳送的資料。

而當NXC以LowspeedRead(port, bufferLength,I2C_output_buffer)要求Slave Arduino回傳資料時，會觸發Wire.onRequest (handler)所註冊的handler，所以要回傳給NXT的資料需要在onRequest
 handler使用Wire. send()傳送。

測試案例

將Arduino模擬成NXT的I2C裝置，除了可以回傳裝置資訊外，另外若寫入0x42再加上LED的控制指令，可以開關Arduino上紅色與綠色的LED。

就如同前面所提，由onReceive handler接收來自NXC input buffer的資料，若判斷接收到的第一個byte是0x42則表示後續還須接收一個byte的LED控制指令，而若為要求回應裝置資訊的指令(0x00, 0x08, 0x10)時，則在NXT傳送 LowspeedRead()時於onRequest()handler中回傳資料。

在進行這個測試時，原來使用的接線方式與”兩部Arduino之間的I2C通訊”相同，但就是一直連不上，後來才發現問題出在Pull-up，拿掉後就一切OK了

更改後的接線圖如下：



程式碼：

Arduino Slave

#include <Wire.h>

#define I2C_SLAVE_ADDRESS 0x31

#define LED_RED                       13

#define LED_GREEN                  12

#define RED_ON                        0x52

#define GREEN_ON                   0x47

#define RED_GREEN_ON          0x59

#define RED_GREEN_OFF         0x4E

uint8_t softwareVersion[9] = "V1.00   ";

uint8_t vendorID[9]            = "Arduino ";

uint8_t deviceID[9]             = "UNO     ";

byte requestRegister, requestCommand;

void executeCommand(byte execCmd)

{

     if (requestRegister== 0x42)

    {

          if (execCmd ==RED_ON)

         {            

             digitalWrite(LED_RED, HIGH);

             digitalWrite(LED_GREEN, LOW);

          }

          else if (execCmd == GREEN_ON) 

         {                 

             digitalWrite(LED_RED, LOW);                 

             digitalWrite(LED_GREEN, HIGH);

         }

         else if(execCmd == RED_GREEN_ON)

        {

             digitalWrite(LED_RED, HIGH);                      

             digitalWrite(LED_GREEN, HIGH);

          }

         else if(execCmd == RED_GREEN_OFF) 

        {

             digitalWrite(LED_RED, LOW);

             digitalWrite(LED_GREEN, LOW);

         }

     }

}   

void setup()

{ 

     pinMode(LED_RED,OUTPUT);

     pinMode(LED_GREEN,OUTPUT);

     digitalWrite(LED_RED,LOW);    

     digitalWrite(LED_GREEN, LOW);

     Serial.begin(9600);    

     Wire.begin(I2C_SLAVE_ADDRESS);    

     Wire.onReceive(receiveEvent);       

     Wire.onRequest(requestEvent);   

}

void loop() { }

void receiveEvent(int howMany)

{  

    requestRegister =Wire.receive();

    if (Wire.available()> 0)

   {

       requestCommand  = Wire.receive();      

       executeCommand(requestCommand);  

    }   

}

void requestEvent()

{

    if (requestRegister ==0x00) 

   {      

        Wire.send(softwareVersion, 8);

    }

    else if (requestRegister== 0x08) 

   {

        Wire.send(vendorID, 8);

    }

   else if(requestRegister == 0x10)

  {

       Wire.send(deviceID, 8);

   }

}

NXT Master

#define ARDUINO_ADDRESS 0x31

#define ARDUINO_SEND_ADDRESS 0x62

#define ARDUINO_SW_VERSION 0x00

#define ARDUINO_VENDOR_ID   0x08

#define ARDUINO_DEVICE_ID   0x10

#define ARDUINO_COMMAND_REG 0x42

#define RED_ON_GREEN_OFF   'R'

#define RED_OFF_GREEN_ON   'G'

#define RED_ON_GREEN_ON  'Y'

#define RED_OFF_GREEN_OFF  'N'

#define I2C_PORT S1

void sendDeviceCommand(const byte deviceAddress,                   

                                                 const byte deviceRegister,

                                                 const byte deviceCommand)

{

     byte I2C_req_buf[];

    ArrayBuild(I2C_req_buf, deviceAddress, deviceRegister, deviceCommand);    

    while(I2CCheckStatus(I2C_PORT) == STAT_COMM_PENDING);

     LowspeedWrite(I2C_PORT, 0, I2C_req_buf);

}

string getDeviceInfo(const byte deviceAddress,

                                     const byte deviceRegister,

                                     byte num_of_bytes)

{

     byte  I2C_req_buf[], I2C_get_buf[];

     short status_code;

      ArrayBuild(I2C_req_buf, deviceAddress, deviceRegister);

     ArrayInit(I2C_get_buf, " " , 9);    

     while(I2CCheckStatus(I2C_PORT) == STAT_COMM_PENDING);

     status_code =I2CBytes(I2C_PORT, I2C_req_buf, num_of_bytes, I2C_get_buf);

     if (status_code <0) return "Failed !";

     else                           return (ByteArrayToStr(I2C_get_buf));

}

task main()

{

     SetSensorLowspeed(I2C_PORT);

     while (TRUE)

     {

            ClearScreen();

            TextOut(0,LCD_LINE1, "NXT-I2C-Arduino " );

            TextOut(0,LCD_LINE2, "Show Device Info" )

            TextOut(0, LCD_LINE4, "SW Ver:         " );

            TextOut(0,LCD_LINE5, "Vendor:         ");

            TextOut(0,LCD_LINE6, "Device:         ");

            TextOut(0,LCD_LINE7, "                ");

            TextOut(0,LCD_LINE8, "             Run");

            until(ButtonPressed(BTNRIGHT, TRUE));

            Wait(50);

            TextOut(0,LCD_LINE8, " Processing ... " );            //Request Arduino for returning device info.

            TextOut(48,LCD_LINE4,                 

                            getDeviceInfo(ARDUINO_SEND_ADDRESS, ARDUINO_SW_VERSION, 8));

            TextOut(48,LCD_LINE5,                   

                            getDeviceInfo(ARDUINO_SEND_ADDRESS, ARDUINO_VENDOR_ID, 8));

            TextOut(48,LCD_LINE6,

                            getDeviceInfo(ARDUINO_SEND_ADDRESS,ARDUINO_DEVICE_ID, 8));

               //Send command to Arduino turning ON/OFF Red/Green LED

            TextOut(0,LCD_LINE7, "Red ON ,  GR OFF");           

             sendDeviceCommand(ARDUINO_SEND_ADDRESS,

                              ARDUINO_COMMAND_REG, RED_ON_GREEN_OFF);

            Wait(3000); 

            TextOut(0,LCD_LINE7, "Red OFF,  GR ON ");           

             sendDeviceCommand(ARDUINO_SEND_ADDRESS,                             

                                                     ARDUINO_COMMAND_REG, RED_OFF_GREEN_ON);

            Wait(3000);  

            TextOut(0,LCD_LINE7, "Red ON ,  GR ON ");           

            sendDeviceCommand(ARDUINO_SEND_ADDRESS,

            ARDUINO_COMMAND_REG, RED_ON_GREEN_ON);

            Wait(3000);

            TextOut(0, LCD_LINE7, "RedOFF,  GR OFF" );

             sendDeviceCommand(ARDUINO_SEND_ADDRESS,                             

                                                     ARDUINO_COMMAND_REG, RED_OFF_GREEN_OFF);  

            TextOut(0,LCD_LINE8, "Continue        ");

            until (ButtonPressed(BTNLEFT,TRUE));

      }

}