下面我們還是用兩塊Arduino來實踐一下如何利用I2C協議來傳輸數據。如圖連接好兩塊Arduino：

一臺我們作為主設備(Master)，燒錄以下代碼：

#include 


void setup() {
 Serial.begin(9600); /* begin serial comm. */
 Wire.begin(); /* join i2c bus as master */
 Serial.println("I am I2C Master");
}


void loop() {
 Wire.beginTransmission(8); /* begin with device address 8 */
 Wire.write("Hello Slave");  /* sends hello string */
 Wire.endTransmission();    /* stop transmitting */


 Wire.requestFrom(8, 9); /* request & read data of size 9 from slave */
 while(Wire.available()){
    char c = Wire.read();/* read data received from slave */
  Serial.print(c);
 }
 Serial.println();
 delay(1000);
}

另一塊作為從設備(Slave)，燒錄以下代碼：

#include 


void setup() {
 Wire.begin(8);                /* join i2c bus with address 8 */
 Wire.onReceive(receiveEvent); /* register receive event */
 Wire.onRequest(requestEvent); /* register request event */
 Serial.begin(9600);           /* start serial comm. */
 Serial.println("I am I2C Slave");
}


void loop() {
 delay(100);
}


// function that executes whenever data is received from master
void receiveEvent(int howMany) {
 while (0 char c = Wire.read();      /* receive byte as a character */
    Serial.print(c);           /* print the character */
  }
 Serial.println();             /* to newline */
}


// function that executes whenever data is requested from master
void requestEvent() {
 Wire.write("Hi Master");  /*send string on request */
}

這樣，我們就實現了主從設備的雙向傳輸。打開主機Arduino的串口監視器我們可以看見如下的輸出：

從機Arduino的串口輸出：

I2C雖然只需要兩根線，就能支持多主機多從機的數據傳輸，但由于只有一根用于數據傳輸，它通過在“接收”和“傳輸”兩種狀態之間但切換實現了雙向傳輸，但犧牲了不少傳輸速率。I2C還有典型的開漏問題，總線需要加上拉電阻。

SPI協議

最后，我們來看一下SPI協議。SPI全稱Serial Peripheral Interface(串行外設接口)，由摩托羅拉公司提出的一種同步串行數據傳輸協議。SPI類似I2C也是同步通信的協議，但是全雙工，支持數據的同時輸出和輸入。這兩個特征使SPI的傳輸速率比UART和I2C都高，這對于像SD卡、或者屏幕等數據型模塊來說，是非常具有優勢的。

SPI支持一主多從的模式，但SPI也是三種協議中需要線最多的協議，一共需要4條信號線：

但Arduino UNO默認的SPI引腳分別為D13(SCK), D12(MISO), D11(MOSI), D10(SS)，其中SS是從機選擇引腳，沒有強制要求，你也可以選其他的引腳。

同樣，我們來實踐一下用SPI實現數據傳輸。

如圖連接好兩塊Arduino UNO。還是一塊作為主機(Master), 另一塊作為從機(Slave)。Arduino對SPI協議也做了類封裝：

https://www.arduino.cc/en/reference/SPI

主機燒錄以下代碼：

#include 


void setup (void)
{
  Serial.begin(115200);
  digitalWrite(SS, HIGH);
  SPI.begin ();
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8);
}


void loop (void)
{
  char c;
  // enable Slave Select
  digitalWrite(SS, LOW);    // SS is pin 10
  // send test string
  for (const char * p = "Hello, world!\\n" ; c = *p; p++) {
    SPI.transfer (c);
    Serial.print(c);
  }
  // disable Slave Select
  digitalWrite(SS, HIGH);
  delay (1000);
}

從機燒錄：

#include 
char buf [100];
volatile byte pos;
volatile boolean process_it;

void setup (void)
{
  Serial.begin (115200);   // debugging
  // turn on SPI in slave mode
  SPCR |= bit (SPE);
  // have to send on master in, *slave out*
  pinMode(MISO, OUTPUT);
  // get ready for an interrupt
  pos = 0;   // buffer empty
  process_it = false;
  // now turn on interrupts
  SPI.attachInterrupt();
}  // end of setup


// SPI interrupt routine
ISR (SPI_STC_vect)
{
  byte c = SPDR;  // grab byte from SPI Data Register
  // add to buffer if room
  if (pos < sizeof buf)
  {
    buf [pos++] = c;
    // example: newline means time to process buffer
    if (c == '\\n')
      process_it = true;
  }  // end of room available
}  // end of interrupt routine SPI_STC_vect

// main loop - wait for flag set in interrupt routine
void loop (void)
{
  if (process_it)
  {
    buf [pos] = 0;
    Serial.println(buf);
    pos = 0;
    process_it = false;
  }  // end of flag set

}  // end of loop

這樣從機就能接受到主機發過來的消息了。

總結

今天，我們粗略地介紹了一下Arduino數據通信中最常用的三種協議：UART、I2C和SPI。

| **協議

** | **通信方式

** | **通信方向

** | **信號線

** | **傳輸速率

** | **主從模式

它們各自都有自己的優缺點和適用的場景，并沒有絕對的好壞，這也是這三種協議經久不衰的原因。只有了解并掌握它們，我們才能在具體的應用場景里選擇最合適的協議。當然在嵌入式世界里，還有其他很多協議，小編以后再介紹吧。如果對這三種協議的底層感興趣的朋友，也可以自己再去深入了解。