{"id":3754,"date":"2020-05-25T08:35:00","date_gmt":"2020-05-25T06:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.nerdiy.de\/?p=3754"},"modified":"2020-05-25T08:46:36","modified_gmt":"2020-05-25T06:46:36","slug":"codeschnipsel-arduino-i2c-broadcast-empfang-aktivieren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nerdiy.de\/de_de\/codeschnipsel-arduino-i2c-broadcast-empfang-aktivieren\/","title":{"rendered":"Codeschnipsel: Arduino – I2C-Broadcast empfang aktivieren"},"content":{"rendered":"

I2C ist das Busprotokoll bzw. Technologie \u00fcber die ein Mikrocontroller mit vielen Sensoren oder Aktoren kommunizieren kann. Dank der richtigen Software k\u00f6nnt Ihr so auch verschiedene Mikrocontroller untereinander verbinden und kommunizieren lassen. Dazu gibt es normalerweise pro I2C-Bus nur einen Master der \u00fcber die entsprechende Adresse Daten von einem Slave anfordern oder zu diesem senden kann.<\/p>\n

In einem meiner Projekte wollte bzw. will ich mehrere Mikrocontroller miteinander verbinden. Dazu sind mehrere Bustechnologien geeignet. I2C ist aber fast die einzige die ohne zus\u00e4tzliche Hardware-Anforderungen von so ziemlich jedem modernen Mikrocontroller direkt unterst\u00fctzt wird. Somit viel die Wahl schnell auf I2C.<\/p>\n

Mittels I2C waren bzw. sind nun also mehrere Mikrocontroller miteinander verbunden. Der Master kann leicht einen Befehl an jeden einzelnen Slave senden. Dazu wird einfach die Slave-Adresse und der gew\u00fcnschte Befehl \u00fcber den Bus gesendet. Alle Slaves h\u00f6ren dabei zu was auf dem Bus so vor sich geht, aber nur der Slave mit der entsprechenden Adresse reagiert auch auf den gesendeten Befehl. Soweit so gut.<\/p>\n

Aber was wenn der Master einen Befehl an alle Slaves senden will? Zum Beispiel um einen Befehl synchron auf allen Slaves zu starten? Bei zwei oder drei Slaves kann man noch jeden Slave einzeln informieren. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist meistens so schnell, dass man keine gro\u00dfe Zeitabweichung zwischen den Ausf\u00fchrungen auf den einzelnen Slaves merkt. Wenn man dieses Verfahren jedoch bei 100 Slaves nutzt wird man schnell feststellen, dass der letzte benachrichtigte Slave wesentlich sp\u00e4ter startet als der erste Slave.<\/p>\n

Die L\u00f6sung f\u00fcr dieses Problem ist die I2C Broadcast Adresse. Diese ist eine Adresse auf die jeder Slave auf dem Bus h\u00f6rt. Um dies zu aktivieren m\u00fcsst Ihr lediglich ein Kontroll-Bit setzen. So funktioniert es zumindest bei Arduinos die auf Atmel-Prozessoren basieren. \ud83d\ude42<\/p>\n

Wie Ihr dieses Bit setzen k\u00f6nnt ist im folgenden Artikel beschrieben.<\/p>\n

\n

I2C-Broadcast f\u00fcr I2C-Slaves aktivieren<\/h2>\n

Damit alle Teilnehmer auf dem I2C-Bus pauschal benachrichtigt werden k\u00f6nnen, gibt es die Broadcast-Adresse „0“. Die Null ist also fest definiert als die Adresse f\u00fcr Broadcast-Nachrichten und sollte auch von keinem anderen Slave genutzt werden.<\/p>\n

Standardm\u00e4\u00dfig reagiert ein Mikrocontroller aber nicht auf diese Adresse. Dies muss erst aktiviert werden indem Ihr das entsprechende Kontroll-Bit setzt. Dazu m\u00fcsst Ihr lediglich folgende Zeile in die „setup()“ Funktion Eures Programmcodes einf\u00fcgen.<\/p>\n

TWAR = (adress << 1) | 1;  \/\/ enable listening on broadcast messages<\/pre>\n
In einer kompletten I2C-Initialisierungsfunktion k\u00f6nnte dies zum Beispiel so aussehen<\/p>\n
void init_i2c()\r\n{\r\n  Wire.begin(adress);\r\n  TWAR = (adress << 1) | 1;  \/\/ enable listening on broadcast messages\r\n  Wire.onReceive(i2c_receive_event);\r\n  Serial.print(F(\"I2C: I2C-Slave initialized at address: \"));\r\n  Serial.println(adress);\r\n}<\/pre>\n
\n
Generelles zu I2C und Interrupts<\/h2>\n
Ein Ereignis auf dem I2C-Bus ruft immer einen Interrupt auf, welcher den regul\u00e4ren Ablauf Eures Mikrocontrollers unterbricht. Die Programmausf\u00fchrung h\u00fcpft also kurz aus dem Ablauf des regul\u00e4ren Programms in die Interrupt-Routine. Den Aufenthalt darin solltet Ihr aber so kurz wie m\u00f6glich halten. Deswegen ist es „g\u00e4ngige Praxis“ innerhalb der Interrupt-Routine eine „Flag“ zu setzen. Diese „Flag“ ist eigentlich nur eine Boolsche Variable, welche dort auf „true“ gesetzt wird. Zur\u00fcck in dem Haupt-Programmablauf Eures Mikrocontrollers k\u00f6nnt Ihr nun regelm\u00e4\u00dfig pr\u00fcfen ob diese Variable gesetzt ist.<\/p>\n
Falls ja, k\u00f6nnt Ihr nun die empfangenen Daten bzw. Befehle auslesen und entsprechend reagieren.<\/p>\n
\u00dcbrigens: Ihr solltet innerhalb der Interrupt-Routinen auch keine „Serial.print…“ oder \u00e4hnliche Zeit-fressenden Befehle nutzen.<\/p>\n
\n
Weiterf\u00fchrende Informationen<\/h2>\n
http:\/\/forum.arduino.cc\/index.php?topic=183699.0<\/strong><\/em><\/a><\/p>\n
http:\/\/www.gammon.com.au\/i2c<\/strong><\/em><\/a><\/p>\n
http:\/\/www.gammon.com.au\/forum\/?id=10896&reply=1#reply1<\/strong><\/em><\/a><\/p>\n
\n
Viel Spa\u00df mit dem Projekt<\/h2>\r\n
Ich hoffe bei euch hat alles wie beschrieben funktioniert. Falls nicht oder ihr Fragen oder Anregungen habt lasst es mich in den Kommentaren bitte wissen. Ich trage dies dann ggf. in den Artikel nach.
Auch Ideen f\u00fcr neue Projekte sind immer gerne willkommen. \ud83d\ude42<\/p>\r\n
P.S. Viele dieser Projekte - besonders die Hardwareprojekte - kosten viel Zeit und Geld. Nat\u00fcrlich mache ich das weil ich Spa\u00df daran habe, aber wenn Du es cool findest, dass ich die Infos dazu mit Euch teile, w\u00fcrde ich mich \u00fcber eine kleine Spende an die Kaffeekasse freuen. \ud83d\ude42<\/strong><\/p>\r\n
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