【esp32 项目】使用I2C——第二篇：编程实战实现网络时钟
原理图：
图 I2C接口的RTC芯片
图 单片机I2C部分引脚图
软件
启动I2C
启动Wire库并作为主机或者从机加入总线，这个函数调用一次即可，参数为7位从机地址，不带参数就以主机的形式加入总线。
Wire.begin();
Wire.begin(address);主设备从从设备请求字节
由主设备向从设备请求字节，之后用available()和read()函数读取字节，第三个参数位为stop，在请求后会发送停止消息，释放I2C总线，否则总线就不会被释放。
Wire.requestFrom(address, quantity);
Wire.requestFrom(address, quantity, stop);给指定地址的从设备传输数据
给指定地址的从设备传输数据，之后调用write()函数排队传输字节，要通过endTransmission()结束传输。
Wire.beginTransmission(address)endTransmission()有以下几个返回结果：
-
0：成功
-
1：数据太长，无法放入发送缓冲区
-
2：在发送地址时收到 NACK
-
3：在发送数据时收到 NACK
-
4：其他错误
写数据
向从设备写入数据，在调用 beginTransmission() 和 endTransmission() 之间。
Wire.write(value)
Wire.write(string)
Wire.write(data, length)举个例子
#include <Wire.h>
byte val = 0;
void setup()
{
Wire.begin(); // join i2c bus
}
void loop()
{
Wire.beginTransmission(44); // transmit to device #44 (0x2c)
// device address is specified in datasheet
Wire.write(val); // sends value byte
Wire.endTransmission(); // stop transmitting
val++; // increment value
if(val == 64) // if reached 64th position (max)
{
val = 0; // start over from lowest value
}
delay(500);
}读数据
调用requestFrom()后从从设备读取数据。
Wire.read()举个例子
#include <Wire.h>
void setup(){
Wire.begin(); // join i2c bus (address optional for master)
Serial.begin(9600); // start serial for output
}
void loop(){
Wire.requestFrom(2, 6); // request 6 bytes from slave device #2
while(Wire.available()) // slave may send less than requested
{
char c = Wire.read(); // receive a byte as character
Serial.print(c); // print the character
}
delay(500);
}还有其它一些函数，例如修改时钟频率等等，大家用到的时候自行了解一下。
完整程序
这里我们用一个例子来演示一下，I2C启动之后，我们开始扫描总线上存在的设备，并通过串口打印结果出来，我在I2C下面接了一个OLED的设备。
#include "Wire.h"
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial.println();
Serial.println("Scanning for I2C Devices ...");
Serial.print("\r\n");
int I2CDevices = 0;
byte address;
Wire.begin();
for (address = 1; address < 127; address++)
{
Wire.beginTransmission(address);
if (Wire.endTransmission() == 0) //发送成功
{
Serial.print("Found I2C Device: ");
Serial.print(" (0x");
if (address < 16)
{
Serial.print("0");
}
Serial.print(address, HEX);
Serial.println(")");
I2CDevices++;
}
}
if (I2CDevices == 0)
{
Serial.println("没有发现I2C设备!\n");
}
else
{
Serial.print("发现了");
Serial.print(I2CDevices);
Serial.println("个I2C设备!\n");
}
}
void loop()
{
}Wire.endTransmission()返回0，代表这个地址通信成功，我们就认为总线上存在这个地址的设备。
由于我当前做的项目I2C总线上挂载了3个IC，因此共发现3个I2C设备（0x00 是主机）：
ESP32使用PCF8563时钟模块进行网络校时（用到 I2C_BM8563 库）
PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563 的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时服务，甚至可为单片机提供看门狗功能。是一款性价比极高的时钟芯片，它已被广泛用于电表、水表、气表、电话、传真机、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。
图 PCF8563模块
我们可以看到PCF8563有6个针脚，其中SDA和SCL以及VSS、GND是必要的。细心的同学可能通过上图看到了晶振，对，这个晶振保持这款芯片稳定、准确的走时，配合这个价格，真是良心产品。好下面我们将这四个针脚连接esp32的GPIO口，接线如下：
| 针脚 | ESP对应IO |
|---|---|
| SDA | D21 |
| SCL | D22 |
| VCC | 3V3 |
| GND | GND |
下载Arduino的PCF8563库
这里我们下载I2C_BM8563库：
上代码
下载完成之后我们可以在示例中看到这个时钟模块的各种用法，我将示例代码作了本地化的修改，主要是采用了中国的时区，替换了阿里云的校时服务器，除此以个将校时封闭成了独立函数，下面上代码：
最核心代码：void GetNtpTime()
void GetNtpTime(){ //获取网络校时
// Connect to an access point
//WiFi.begin(); // Connect to the access point of the last connection
WiFi.begin("SSID", "PASSWD"); // Or, Connect to the specified access point
Serial.print("Connecting to Wi-Fi ");
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println(" CONNECTED");
// Set ntp time to local
configTime(8 * 3600, 0, ntpServer);
// Init I2C
//Wire1.begin(BM8563_I2C_SDA, BM8563_I2C_SCL);
// Get local time
struct tm timeInfo;
if (getLocalTime(&timeInfo)) {
// Set RTC time
I2C_BM8563_TimeTypeDef timeStruct;
timeStruct.hours = timeInfo.tm_hour;
timeStruct.minutes = timeInfo.tm_min;
timeStruct.seconds = timeInfo.tm_sec;
rtc.setTime(&timeStruct);
// Set RTC Date
I2C_BM8563_DateTypeDef dateStruct;
dateStruct.weekDay = timeInfo.tm_wday;
dateStruct.month = timeInfo.tm_mon + 1;
dateStruct.date = timeInfo.tm_mday;
dateStruct.year = timeInfo.tm_year + 1900;
rtc.setDate(&dateStruct);
}
}科普：用Arduino编程访问 NTP 服务器设置 ESP32 时间
1）ESP32访问NTP服务器获取时间并更新内部时钟RTC，该功能仅需要核心库（#include"time.h"）就可以完成。
2）通用的流程为：连接到本地 wifi，调用 configTime( ) ，然后调用 getLocalTime( &timeInfo )，以获取 timeInfo 结构中的时间。configTime( ) 执行成功后，会将NTP时间存储为系统时间。
3）“每次调用 getLocalTime( &timeInfo ) 时，都会向 NTP 服务器发送一个请求。“的说法是错误的，更可能的流程是： getLocalTime 的调用实际上是根据通过 millis( ) 访问的内部时钟恢复时间。
4）要从 NTP 服务器更新时间，您需要偶尔重新连接到 wifi 并再次调用 configTime(...)。
5）如果ConfigTime() 不成功，那么getLocalTime() 也会不成功。
6）如果不能从NTP获取时间，可以用settimeofday( )手动设置内部时钟，并且可以用getLocalTime()函数获取时间。换句话说，ESP32 有自己的内部实时时钟，可以通过settimeofday( )进行设置，也可以通过 NTP 服务器进行设置。
参考：- ESP-IDF Programming Guide latest documentation
完整的工程代码：
#include "I2C_BM8563.h"
#include <WiFi.h>
// RTC BM8563 I2C port
// I2C pin definition for M5Stick & M5Stick Plus & M5Stack Core2
#define BM8563_I2C_SDA 21
#define BM8563_I2C_SCL 22
I2C_BM8563 rtc(I2C_BM8563_DEFAULT_ADDRESS, Wire1);
const char* ntpServer = "ntp.aliyun.com";
void setup() {
// Init Serial
Serial.begin(115200);
delay(50);
Wire1.begin(BM8563_I2C_SDA, BM8563_I2C_SCL);//开启I2C
// Init RTC
rtc.begin();
GetNtpTime();
}
void loop() {
I2C_BM8563_DateTypeDef dateStruct;
I2C_BM8563_TimeTypeDef timeStruct;
// Get RTC
rtc.getDate(&dateStruct);
rtc.getTime(&timeStruct);
// Print RTC
Serial.printf("%04d/%02d/%02d %02d:%02d:%02d\n",
dateStruct.year,
dateStruct.month,
dateStruct.date,
timeStruct.hours,
timeStruct.minutes,
timeStruct.seconds
);
// Wait
delay(1000);
}这段代码先将esp32连上家里的无线路由器（上面的代码中的SSID和PASSWD改成自己家的路由器密码），然后通过阿里云的校时服务器获取中国的日期与时间，并且将这个时间设置到PCF8563时钟芯片中，这样以后我们可以在串口监视器中看到日期与时间：
参考资料：
1.ESP32使用PCF8563时钟模块进行网络校时 https://blog.csdn.net/weixin_45236308/article/details/114646567
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