OBJETIVOS

• Comprender el bus I2C.
• Conectar un display I2C.
• Enviando mensajes a la pantalla

MATERIAL REQUERIDO.

	Arduino Uno o similar. Esta sesión acepta cualquier otro modelo de Arduino.
	Una Protoboard.
	Cables  de protoboard
	Una resistencia de 330Ω.
	Un display LCD, de 16×2 o LCD 20×4, I2C.

EL BUS I2C

A medida que la capacidad integración en un único chip aumentaba, el número de componentes comerciales disponibles, aumentaba exponencialmente. Cada vez era, y es, más sencillo fabricar bloques de construcción electrónicos integrados en un único chip, y pronto el grosor de los catálogos de los fabricantes, engordó peligrosamente.

Era relativamente fácil encontrar esos bloques de construcción pero cuando tu diseño requería usar una docena de esos bloques, ponerlos de acuerdo y conseguir que se comunicaran eficazmente, se convirtió en un problema.

Por eso, en los primeros 80, uno de los grandes fabricantes de electrónica (Phillips), propuso una norma de comunicación digital, entre los diferentes componentes de una sistema electrónico.

Una norma que especificaba la velocidad, niveles de tensión,  y el protocolo a seguir para conseguir esa comunicación y la hizo abierta.

Esa norma se llamó Inter Integrated Circuits bus, o IIC, y pronto se convirtió en un estándar de facto en la industria. Las especificaciones han ido mejorando con los años, pero la idea básica sigue siendo la misma:

• Protocolo de dos hilos de control, uno para transmitir los datos, SDA y otro, el reloj asíncrono que indica cuando leer los datos SCL. Mas GND y 5V (cuando se requiera).
• Cada dispositivo conectado al bus I2C y cada uno tiene su dirección exclusiva, de 7 bits, (Asi que, en teoría, podemos conectar 27 = 128, dispositivos).
• Uno de estos componentes, debe actuar como master, es decir controla el reloj.
• No se requiere una velocidad de reloj estricta, ya que es el master quien controla el Clock.
• Es multi master, el master puede cambiar, pero solo uno puede estar activo a la vez, y proporciona un protocolo de arbitraje y detección de colisiones. (Si no has entendido esto, no te preocupes, todavía es pronto).

Puedes encontrar que a este bus se le llama I2C, IIC o I2C, y también, como TWI (Two Wire Interface, o interface de 2 hilos), pero siempre es lo mismo.

La idea es que todos los componentes se conecten en paralelo a las dos líneas del Bus, SDA y SCL. En cada momento solo puede haber un master, en este caso, nuestro Duino y los demás se configuran como esclavos.

• Puede haber más de un master. La norma propone un sistema de arbitraje, para transferir el control de uno a otro, pero en un instante dado, solo uno puede ser el master.
• Fijaros también que hay unas resistencias de Pullup conectadas a SDA y SCL. Son imperativas, ya que el bus es activo bajo (Esto es, la señal activa es un 0, no un 1. Pero tranquilo, que esto no te afecta)
• Cuando vayas a conectar algo al busI2C, es imprescindible que leas el manual para saber si los pullups los tienes que poner tú, o vienen puestos en el componente.
• En el caso del display I2C que vamos a usar, normalmente incluyen los pullups.

Y la buena noticia es que nuestro Arduino lo soporta de fábrica con una librería estándar, que utiliza dos de los pines analógicos para las funciones SDA (Datos) y SCL (Clock).

• En el Arduino UNO, los pines I2C están en los pines analógicos A4 (SDA) y A5 (SCL).
• En el Arduino Mega y DUE, son el 20 (SDA) y en el 21(SCL).

La librería I2C, en Arduino se llama Wire (para que no os confiéis), y gestiona el protocolo de comunicaciones completo, lo que es un detalle, pues nos ahorra la parte aburrida de estudiar el protocolo y escribir programas para ello.

• Esto no es vagancia, sino construir sobre el trabajo de terceros. Es una de las muy grandes virtudes de la comunidad Arduino. Muchas librerías para incorporar a nuestros proyectos, sin necesidad de mancharte las manos de grasa.

En esta sesión vamos a conectar un display LCD de 16×2 con interface I2C, y así podréis comprobar porque en la última sesión os recomendé usarlo, en lugar del que se conecta directamente con 16 pines.

Pero antes, tenemos que asegúranos de otro asunto.

SCANNER DE I2C

Cada componente que conectamos al bus I2C tiene una dirección única, y cada mensaje y orden que transmitimos al bus, lleva anexa esta dirección, indicando cuál de los muchos posibles, es el receptor del mensaje.

Pero, claro, esto implica que sabemos la dirección del componente. Lo normal es comprobar la información técnica del fabricante del componente, y ahí suele decirnos cuál es la dirección por defecto.

Pero como ya sabemos, que en la vida las cosas rara vez son como en los cuentos, algún alma caritativa (y con mucho mundo a sus espaldas), hizo un programita para Arduino, que nos informa, de lo que hay en nuestro bus y con qué dirección. I2C scanner

Naturalmente, este programa, no tiene ni idea de quien responde y lo que hace, pero bastante es que nos informe de que hay alguien en la dirección xx.

Si no sabemos en qué dirección está un componente dado, basta con colocarlo solo en el bus, y ver qué dirección nos reporta el I2C scanner. EL resultado para el LCD que tengo es 0x27 Hexadecimal.

Así que ya podemos pasar a hablar de como programar  el uso del display.

DIAGRAMA DE CONEXIÓN

La conexión es, nuevamente, trivial:

Simplemente Arduino A4 a SDA (Datos) y A5 a SCL (Clock), más GND y alimentación. Vamos con el programa.

PROGRAMA DE CONTROL

Lo primero, es que descarguéis una nueva librería para maneja el display con I2C, Se llama LiquidCrystal_I2C y es un añadido para la librería estándar que viene con tu Duino (tranquilo no duele y debería ser automático).

No he encontrado información del autor o autores, y solo he visto que hacen referencia a que el nombre de la librería es Malpartida (A mí no me miréis).

Descarga la librería LiquidCrystal_I2C , y vamos a instalarla lo primero

\\Programa\ImportarLibreria\Añadir \Librería

Busca en tu directorio de descargas, la librería LiquidCrystal_I2C .zip y haz doble click, para que se instale en nuestro IDE.

Ahora vamos a incluir la librería I2c que en Arduino se llama Wire, y como es estándar la incluyes con:

\\Programa\ImportarLibreria\Wire

Ahora hay que incluir la librería LiquidCrystal normal y después la de LiquidCrystal_I2C.Deberiamos tener 3lineas como estas:

#include <Wire.h>
#include <LCD.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

Vamos ahora a definir una variable con la dirección de nuestro display. En mi caso la 0x27

byte dir = 0x27   // Ese 0x significa que es hexadecimal, no decimal

Y por último creamos una instancia del objeto LiquidCrystal_I2C:

LiquidCrystal_I2C             lcd( dir, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7);

Al que le pasamos la dirección dir del display y varios números que indican que pines debe usar la librería para el display, no de Arduino. Ignóralo y lo copias así para los displays. El resto queda así:

#include <Wire.h>
#include <LCD.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define I2C_ADDR    0x27

LiquidCrystal_I2C             lcd(I2C_ADDR,2, 1, 0, 4, 5, 6, 7);
void setup()
   {
       lcd.begin (16,2);    // Inicializar el display con 16 caraceres 2 lineas
       lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE);
       lcd.setBacklight(HIGH);

       lcd.home ();                   // go home
       lcd.print("Prometec.net");
       lcd.setCursor ( 0, 1 );        // go to the 2nd line
       lcd.print("Malpartida lib");
   }
void loop() 
   {}

Aquí tenéis el resultado:

RESUMEN DE LA SESIÓN

• Hemos presentado los displays LCD de 16×2 I2C
• Funciona igual que los normales, pere requieren muchos menos cables para instalarlos y se evitan montones de problemas.
• Muy practicos y cuestan poco mas que uno normal.
• 
  
• Fuente:
• http://www.prometec.net/bus-i2c/comment-page-4/#comment-18458