I²C Module | I²C Hardware, Software | I²C Quellcodedateien, Blöcke
I²C Programmierbeispiele im Überblick

ROBO Pro Coding Blöcke für fischertechnik TXT 4.0 und RX Controller zur Programmierung eigener I²C Module.

Das Beispiel Projekt mit Blöcken für TXT 4.0 Controller ist im fischertechnik GitLab veröffentlicht. Es kann für RX Controller konvertiert werden. Alle I²C-Module und Programmierbeispiele auf dieser Seite wurden mit dem TXT 4.0 Controller und auch mit dem RX Controller getestet.

Mit der App ROBO Pro Coding kann das Projekt ohne Anmeldung von fischertechnik GitLab geladen werden. Dazu bleibt das Zugriffstoken leer und auf der nächsten Seite im Suchfeld kann i2c eingegeben werden. Der Name ist i2c / ft_Controller_I2C. Das Projekt kann dann lokal als .ft-Datei gespeichert werden.

Im Projekt enthaltene Quellcodedateien (Blöcke) für I²C Module importieren.

Für eigene Projekte können aus der lokal gespeicherten .ft-Datei die Quellcodedateien importiert werden. Die Datei i2cCode muss immer zuerst importiert werden. Die Datei advanced enthält keinen I²C spezifischen Code, aber Blöcke für nützliche Python Funktionen.
Der Import muss mehrmals erfolgen, weil die Dateien voneinander abhängig sind. Reihenfolge:

1. i2cCode und optional advanced
2. Quellcodedateien mit I²C-Adresse
3. Erweiterungen (für einfache Nutzung des I²C Moduls nicht erforderlich)
4. Beispiele

Tabelle 1:

• Quellcodedatei mit Link zur Beschreibung der Blöcke (auf dieser Seite unten).
• I²C Module mit Link zur Hersteller Webseite mit Bild und Dokumentation.
• (36) Quellcodedateien im GitLab Projekt ft_Controller_I2C
  • (1) i2cCode
  • (22) mit I²C-Adresse: sind einem bestimmten I²C Modul zugeordnet.
  • (3) Erweiterung: zusätzliche Blöcke zum entsprechenden I²C Modul.
  • (10) Beispiel: Programmierbeispiel kann mehrere I²C Module betreffen.
    Jedes Beispiel hat eine eigene GitHub Seite → I²C Programmierbeispiele im Überblick.

Quellcodedatei	I²C-Adresse	I²C Module
i2cCode		Python I²C für RX und TXT 4.0
advanced	Erweiterung	Blöcke für fehlende / zusätzliche Funktionen
dipswitch	0x03	6-DIP Switch, 5-Way Switch
keyboard	0x5F	M5Stack Card Keyboard
lcd16x2	0x3E	Grove - LCD Display 16x2 Zeichen
lcd16x2_keyboard_rtc	Beispiel	Grove LCD: Tastatur schreiben, Uhr, DIP Schalter
oled	0x3C 0x3D	OLED Displays 128x128, Y&B 128x64, 128x64
oled_geometrie	Erweiterung	Blöcke für Linien und Kreise
oled_text_analoguhr	Beispiel	OLED Analoguhr, Text Zeichensatz aus EEPROM
qwiicbutton	0x6F 0x6E	SparkFun Qwiic Button mit farbiger LED
qwiicbutton_int	Beispiel	2 I²C Buttons mit LED, /INT Ereignis, Optokoppler
qwiicbutton_queue	Erweiterung	Blöcke für Button Queue
qwiiceeprom	0x50	SparkFun Qwiic EEPROM - 512Kbit
qwiicgpio	0x27	SparkFun Qwiic GPIO
qwiicjoystick	0x20	SparkFun Qwiic Joystick
qwiickeypad	0x4B	SparkFun Qwiic Keypad 12 Tasten
qwiiclcd	0x72	Qwiic LCD Displays 20x4, 16x2, 16x2
qwiiclcd_keypad_rtc	Beispiel	LCD: Uhr stellen mit Keypad, GPIO→ASCII, Joystick
qwiicmotor	0x5D 0x5E	SparkFun Qwiic Motor Driver
qwiicmotor_joystick	Beispiel	4 Motoren (I²C Motor Driver) mit Joystick steuern
qwiicmux	0x70	SparkFun Qwiic Mux 8 Channel
qwiicmux_rx	Beispiel	RX Controller mit I²C Multiplexer, 10 I²C Module
qwiicopenlog	0x2A	SparkFun Qwiic OpenLog (Speicherkarte)
qwiicopenlog_rtc	Beispiel	Dateien lesen, protokollieren auf Speicherkarte
qwiicrelay	0x18	SparkFun Qwiic Single Relay
rtc	0x51	Grove - RTC (Real Time Clock)
s_co2	0x62	Calliope CO2 Sensor - SCD40
s_qwiic_distance	Beispiel	4 Abstands- und Nähesensoren, Qwiic LCD 20x4
s_qwiicinfrared	0x60	Proximity Sensor VCNL4040
s_qwiiclaser	0x29	Laser Distance Sensoren VL53L1X, VL53L4CD
s_qwiictemp	0x3C	Temperature Sensor - STTS22H
s_qwiictemp_lcd	Beispiel	2 Temperatursensoren, Qwiic LCD Display
s_qwiictmp102	0x48	Temperature Sensor - TMP102
s_qwiicultrasonic	0x09	Ultrasonic Distance Sensor HC-SR04
wattmeter	0x45	DFRobot Gravity Digital Wattmeter
wattmeter_co2_relay	Beispiel	Strom messen von CO₂ Sensor und I²C Relais

I²C

I²C: Inter-Integrated Circuit → de.wikipedia.org/wiki/I²C

I²C Hardware

• Der I²C-Bus hat 3,3 Volt Logik. Höhere Spannungen zerstören den Controller sofort!
• An einen I²C-Bus mit 4 Leitungen können mehrere I²C Module gleichzeitig angeschlossen werden: Qwiic daisy chain oder Grove - I2C Hub.
• Anschlussbelegung 6-pin: 1:+3,3V 2:GND 5:SCL 6:SDA (3 und 4 nichts anschließen).
• Die Anzahl gleichzeitig angeschlossener Module ist aus elektrischen Gründen begrenzt.
• Qwiic Module haben immer 3,3V Logik und sind hervorragend geeignet.
• Grove Module mit 3,3V/5V verabschieden sich zuerst, wenn mehrere am I²C-Bus sind.
• M5Stack und andere Module mit 5V und müssen getestet werden.
• RX Controller verträgt am I²C-Bus nur 2-3 I²C-Adressen gleichzeitig, TXT 4.0 viel mehr.
• Mit I²C Multiplexer können auch am RX mindestens 10 I²C Module betrieben werden.

6-pin Pfosten Stecker

Qwiic Adapter

Qwiic Cable - Grove Adapter

Qwiic Cable Kit

I²C Module mit Hardware Interrupt

I²C Module, die eine Eingabe machen, müssen normalerweise in einer dauerhaft Schleife ständig über den I²C-Bus abgefragt werden, ob sich der Zustand geändert hat. Sensoren, Buttons, Keypad, GPIO und RTC haben einen zusätzlichen (Löt-) Interrupt-Pin /INT, der außerhalb vom I²C-Bus extra verdrahtet werden kann.

Die I²C Module haben 3,3V Logik, die fischertechnik Controller aber 9V Logik. Um die /INT Leitungen an einen Controller Input anzuschließen, wird ein Optokoppler empfohlen.
Der Optokoppler hat am Ausgang einen Fototransistor. Die Controller können am Input einen Fototransistor digital hell/dunkel abfragen.

Somit kann beim TXT 4.0 Controller ausgelöst werden. Im Ereignis-Code → buttons_event wird über den I²C-Bus das auslösende Modul gesucht und dessen /INT zurück gesetzt. → buttons_interrupt
Weil der RX Controller keine Ereignisse unterstützt, kann der Fototransistor hell/dunkel in einer Schleife abgefragt werden, was den I²C-Bus ebenfalls entlastet. → buttons_polling

Die /INT Pins aller I²C Module können miteinander verbunden und als Minus an die LED im Optokoppler angeschlossen werden. Der + vom Optokoppler ist über einen Widerstand 220 Ohm mit +3,3V zu verbinden. Ein 3V3 Löt-Pin ist an vielen I²C Modulen neben dem /INT vorhanden.
Die LED vom Optokoppler nicht an 9V anschließen!

I²C Software

• Die I²C Module müssen verschiedene 7-Bit I²C-Adressen haben.
• I²C kennt nur 2 Funktionen:
  an eine I²C-Adresse Bytes senden oder von einer I²C-Adresse Bytes empfangen
• Es gibt noch eine Kombination aus beiden und i2c_scan soll alle Module am Bus finden.
• Die Anzahl über den I²C-Bus übertragener Bytes ist nicht auf 32 Byte begrenzt.

RX Controller nutzt CircuitPython, TXT 4.0 Controller nutzt Python3. Beide unterstützen I²C, aber völlig verschieden. Die I²C Blöcke hier sind plattformunabhängig programmiert. Die Python Implementation wird erkannt und dann der entsprechende Code ausgeführt.

i2cCode.py

Block i2c_write_buffer (i2c_addr, write_buffer)

• Sendet alle Bytes aus der Liste write_buffer an die i2c_addr.
• i2c_addr: 7 Bit (0x00..0x7F bzw. 0..127)
• write_buffer: Liste darf nur 8-Bit Elemente (0x00..0xFF bzw. 0..255) enthalten.
• Parameter write_buffer kann mit Datenstrukturenerzeuge Liste übergeben werden.

Block i2c_read_buffer (i2c_addr, length) : Liste der Bytes

• Empfängt Bytes von der i2c_addr, length ist die Anzahl der Bytes.
• Die zurück gegebene Liste kann mit Datenstrukturenin der Liste gelesen werden.

Block i2c_write_read_buffer (i2c_addr, write_buffer, read_length) : Liste der Bytes

• Sendet und empfängt Bytes, ohne dazwischen den I²C-Bus frei zu geben.
• Erlaubt I²C Register adressieren und lesen mit nur einer Funktion.

Block i2c_scan () : Liste der 7-Bit I²C-Adressen

• Versucht alle möglichen I²C-Adressen in einer Schleife zu erreichen.
• Wenn read oder write erfolgreich ist, wird die gültige I²C Adresse in einer Liste gesammelt.
• Die zurück gegebene Liste kann mit Text gib aus in der Konsole angezeigt werden.
• Es können Fehler auftreten, die Aus- und Einschalten des Controllers erfordern.
• Test i2c_scan TXT 4.0 Controller mit echter Hardware (10 I²C Module gleichzeitig):
  [‘0x3’, ‘0x20’, ‘0x27’, ‘0x3c’, ‘0x4b’, ‘0x50’, ‘0x51’, ‘0x5d’, ‘0x5e’, ‘0x72’]

Block is_rx () : Boolean

• Gibt True zurück, wenn sys.implementation.name == 'circuitpython'.
• Davon abhängig werden für I²C verschiedene Importe gemacht:
• True: circuitpython from adafruit_bus_device.i2c_device import I2CDevice
• False: Python3 from smbus2 import SMBus, i2c_msg

Beschreibung der Quellcodedateien (alphabetisch geordnet)

Inhaltsverzeichnis: Tabelle 1

advanced.py

Allgemeine Blöcke, die Python-Funktionen bereit stellen (ohne I²C Bezug).

Block comment (text) : Kommentar Block ohne Funktion.
Block Int (x) : Integer int(x)
Block Ord (char) : Integer Zeichencode ord(char)
Block Chr (asc) : String 1 Zeichen chr(asc)
Block print_bin (zahl, length) : BIN String z.B. ‘00001010’; Binärzahl mit fester Länge
Block list_string (string_data) : Liste der Zeichencodes [ord(c) for c in string_data]
Block encode_string (string_data) : Liste der Zeichencodes string_data.encode(‘utf-8’)
Block decode_string (data_bytes) : String data_bytes.decode(‘utf-8’, ‘replace’)
Block decode_latin (data_bytes) : String ’‘.join(chr(b) for b in data_bytes)
Block list_hex (data_bytes) : HEX String [hex(b) for b in data_bytes]
Block sign (i, exp) : Wandelt uint in int mit Vorzeichen um. exp: Anzahl der Bits z.B. 16.
Block system_time () : Liste mit 9 Elementen

• TXT 4.0: RTC Systemuhr (year, mon, mday, hour, min, sec, wday, yday, isdst)
  Uhr wird bei Internetverbindung gestellt, Zeitzone Germany am Controller einstellen.
• RX: Zeitstempel umgerechnet in (0, 0, 0, hour, min, sec, 0, 0, 0) seit dem Einschalten.

Block voltmeter (input_pin, extended_range)

TXT 4.0 Controller kann an den Input-Pins I1 bis I8 Spannung messen.

• input_pin: 1..8 Input Pin Nummer.
• extended_range Messbereich: False=0..6,3V; True=0..10V.
• TXT 4.0: gibt Spannung in Volt zurück mit 3 Kommastellen.
• RX: gibt None zurück.

dipswitch.py

→ DIP: dual in-line package; Switch: Schalter → en.wikipedia.org/wiki/DIP_switch

Grove - 6-Position DIP Switch | Grove - 5-Way Switch

Block switch_read () : Byte

• Gibt 1 Byte zurück: 6 Bit (0..63), 1 Bit pro DIP Schalter.

keyboard.py

→ Keyboard: Tastatur → de.wikipedia.org/wiki/Tastatur

M5Stack Card Keyboard QWERTY 50-key

Block keyboard_read () : Byte

• Gibt 0 zurück wenn keine Taste gedrückt, sonst ASCII-Code der gedrückten Taste.

lcd16x2.py

→ LCD: liquid-crystal display → de.wikipedia.org/wiki/Flüssigkristallanzeige

Grove - LCD Display 16x2 Zeichen | Black on Yellow | Black on Red | White on Blue

Block lcd_init ()

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.

Block lcd_text (row, col, end, text, right)

• Schreibt an eine bestimmte Position Text mit fester Länge.
• row: Zeile 0 oder 1; col: Spalte 0..15; end: Spalte 0..15 (letztes Zeichen)
• text: Text, alle Datentypen werden mit str() konvertiert.
• right: None oder False=linksbündig; True=rechtsbündig
  Text wird mit Leerzeichen auf die Länge (end-col)+1 aufgefüllt.
• Parameter außer text können weg gelassen werden (None).
  default: row=0; col=0; end=15; right=False

Block lcd_clear ()

• Löscht das LCD Display.

Block lcd_cursor (row, col)

• Set Cursor für lcd_write oder wenn Cursor sichtbar ist oder blinkt.
• row: Zeile 0 oder 1; col: Spalte 0..15
• Parameter optional, default: row=0; col=0

Block lcd_write (text)

• Schreibt text an aktuelle Cursorposition.
• Alle Datentypen werden mit str() konvertiert.

Block lcd_display (display_on, cursor_on, blink_on)

• Alle Parameter Boolean: False oder True
• Schaltet das Display, Cursor und blinkenden Cursor an und aus.

oled.py

→ OLED: organic light-emitting diode → de.wikipedia.org/wiki/OLED

Grove - OLED Display 1.12 (128x128) | OLED Yellow&Blue Display 0.96 (128x64) | OLED Display 0.96

OLED Displays zeigen 128x64 oder 128x128 Pixel an. Alle Pixel werden zuerst in Variablen gespeichert. Dieser Speicher wird ‘Matrix’ genannt. Um die ‘Matrix’ auf dem OLED Display anzuzeigen, muss immer der Block oled_display_matrix aufgerufen werden.

Block oled_init (select_oled:Boolean) → Parameter optional

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• select_oled: Auswahl Display (I²C-Adresse) None oder False: 0x3C; True: 0x3D.
• Initialisiert die Matrix: Variablen zum Speichern der Pixel (1024 oder 2048 Byte).
• Initialisiert das Display mit der angegebenen I²C-Adresse 0x3C oder 0x3D (Lötbrücke).

Wenn zwei Displays angeschlossen sind, muss der Block oled_init zweimal aufgerufen werden, mit False und True. Es gibt nur eine Matrix, die mit dem folgenden Block auf einem bestimmten Display angezeigt werden kann.

Block oled_display_matrix (from_page, to_page, select_oled) → alle Parameter optional

• Immer aufrufen, um das in die Matrix gezeichnete Bild auf dem Display anzuzeigen.
• Ohne Parameter wird das komplette Display über den I²C-Bus neu geschrieben.
• Mit den optionalen Parametern from_page, to_page ist es möglich, nur einen Teil des Displays zu aktualisieren. Eine ‘Page’ ist eine Zeile 8 Pixel hoch und 128 Pixel breit (Breite des Displays).
• Das 128x64 Display hat 8 Zeilen (0-7). Das 128x128 Display hat 16 Zeilen (0-15).
• Der Parameter select_oled bestimmt, an welches OLED Display die Matrix gesendet wird.

Die folgenden Blöcke ändern nur die Pixel in der Matrix, nicht das Display.

Block oled_clear_matrix (from_page, to_page) → alle Parameter optional

• Löscht die gesamte Matrix (ohne Parameter) oder einzelne Zeilen.
• from_page: 0..7, default: 0
• to_page: 0..7 bzw. 0..15, default 7 bzw. 15

Block oled_set_pixel (x, y, pixel)

• pixel: schaltet ein Pixel (in der Matrix) True:EIN oder False:AUS.
• Für die Koordinate x sind Werte von 0 (links) bis 127 (rechts) möglich.
• Für die Koordinate y sind Werte von 0 (oben) bis 63 bzw. 127 (unten) möglich.

Block oled_scroll_matrix

• Rückt den Inhalt der Matrix 1 Zeile ‘page’ nach oben.
• Zeile 0 entfällt, letzte (neue) Zeile 7 bzw. 15 ist leer.

Block oled_text (row, col, text)

erforderlich: qwiiceeprom

Um Text mit Pixeln zu zeichnen, muss der EEPROM angeschlossen und der Zeichensatz programmiert sein. Pro Zeichen werden 8 Byte vom EEPROM in die Matrix kopiert.

• Schreibt Text an eine bestimmte Position in die Matrix.
• row: Zeile 0..7 bzw. 0..15; col: Spalte 0..15.
• text: Text, alle Datentypen werden mit str() konvertiert.
• Parameter optional, default: row=0; col=0.

Block oled_paint_eeprom (eeprom_startadresse, from_page, to_page) → alle Parameter optional

• eeprom_startadresse: 0x0000..0xFFFF; default 0xF800 (Anfang vom Zeichensatz)
• from_page: 0..7, default: 0; to_page: 0..7 bzw. 0..15, default 7 bzw. 15
• Kopiert aus dem EEPROM pro ‘Page’ 128 Byte in die Matrix.
• Ohne Parameter wird der gesamte Zeichensatz vom EEPROM in die Matrix kopiert.
• Im EEPROM können Bilder, die das ganze Display füllen, gespeichert werden.

oled_geometrie.py

Erweiterung zu: oled

Block oled_line (x0, y0, x1, y1, pixel)

• Zeichnet eine Linie mit den angegebenen Koordinaten in die Matrix.
• Parameter wie oben oled_set_pixel.

Block oled_rectangle (x0, y0, x1, y1, pixel)

• Zeichnet ein Rechteck mit den angegebenen Koordinaten in die Matrix.

Block oled_circle (x0, y0, radius, pixel)

• Zeichnet einen Kreis um den Mittelpunkt x0, y0 in die Matrix.

Block oled_minute (minute, x, y, l0, l1, pixel)

• zeichnet Uhrzeiger in die Matrix: 60 Positionen (Winkel vom Mittelpunkt)
• minute: 0..59 Winkel der Linie vom Mittelpunkt x, y
• l0, l1 Länge des Zeigers (Anfang und Ende vom Mittelpunkt in Pixeln)
• Parameter x, y, pixel wie oben oled_set_pixel

Block oled_hour (hour, x, y, l0, l1, pixel)

• wie oled_minute mit hour: 0..23

Block oled_clock (x, y, radius, hour, minute)

• Zeichnet eine analoge Uhr. hour und minute geben die Stellung der Uhrzeiger an.

qwiicbutton.py

→ Qwiic Connect System: I²C · 3,3V Logik · ohne Löten → www.sparkfun.com/qwiic
→ Button: Taste → de.wikipedia.org/wiki/Taste

SparkFun Qwiic Button - Green LED | SparkFun Qwiic Button - Red LED | SparkFun Qwiic Button Breakout

Button mit farbiger LED, Bordcomputer, FIFO, /INT-Pin, mehrere gleichzeitig am I²C-Bus. Unterscheidet PRESSED (drücken) und CLICKED (drücken und loslassen).
LED Helligkeit und Blink-Takt. Qwiic_Button_I2C_Register_Map

Block button_set_i2c_addr (new_i2c_addr, i2c_addr)

Default i2c_addr ist 0x6F. Diese kann durch Lötbrücken von 0x60 bis 0x6E ODER mit diesem Block auf jede 7-Bit I²C-Adresse geändert werden. Wird bei den folgenden Blöcken der Parameter i2c_addr weg gelassen (None), gilt Default 0x6F.

• i2c_addr ist die aktuell gültige, new_i2c_addr die neue I²C-Adresse.
• Änderung bleibt beim Ausschalten erhalten.

Block button_is_pressed (i2c_addr)

• Gibt True zurück, wenn der Button jetzt gerade gedrückt ist.

Block button_has_been_clicked (clear, i2c_addr)

• Gibt True zurück, wenn der Button geklickt (gedrückt und losgelassen) war.
• clear: True löscht den Status hasBeenClicked.

Block button_onoff (i2c_addr)

• Wechselt True/False bei jedem Klick (und löscht den Status hasBeenClicked).

Block button_interrupt_config (when_clicked, when_pressed, i2c_addr)

• when_clicked = True: /INT Pin wird LOW wenn clicked (drücken und loslassen).
• /INT bleibt aktiv bis Status-Bit hasBeenClicked zurück gesetzt wird.
• when_pressed = True: /INT wird nur solange LOW wie der Button gedrückt ist.

Block button_led (brightness, i2c_addr)

• brightness: LED Helligkeit 0..255, 0 ist aus.

Block button_led_config (brightness, cycle_time, off_time, granularity, i2c_addr)

• Zum Zurücksetzen der (blinkenden) LED einfach ohne Parameter aufrufen.
• brightness, granularity : 8 Bit Register.
• cycle_time, off_time : 16 Bit Register.
• Ausprobieren was die LED macht oder Register_Map lesen.

Block button_led_read_register (i2c_addr)

• Zeigt Register 25..31 in Konsole an: 6 LED Register und I2C Address.

qwiicbutton_queue.py

Erweiterung zu: qwiicbutton

→ Queue: Warteschlange → de.wikipedia.org/wiki/Warteschlange_(Datenstruktur)
→ FIFO: First In – First Out → de.wikipedia.org/wiki/FIFO

Diese Quellcodedatei wird nur benötigt, wenn die vergangene Zeit seit dem Drücken des Buttons ausgewertet werden soll. Button speichert bei PRESSED 8 und bei CLICKED 16 Zeitstempel (32 Bit Millisekunden) in QUEUE / FIFO.

Block button_clicked_queue_empty (i2c_addr)
Block button_clicked_queue_full (i2c_addr)
Block button_pressed_queue_empty (i2c_addr)
Block button_pressed_queue_full (i2c_addr)

• Gibt True zurück, wenn das entsprechende Status Bit gesetzt ist.

Block button_print_queue (i2c_addr)

• Zeigt Status, neuesten und ältesten Zeitstempel aus der PRESSED_QUEUE und CLICKED_QUEUE in der Konsole an.

Block button_pop_clicked_queue (i2c_addr)
Block button_pop_pressed_queue (i2c_addr)

• Gibt den ältesten Zeitstempel (32 Bit Millisekunden) zurück und löscht diesen aus der QUEUE.

qwiiceeprom.py

→ EEPROM: electrically erasable programmable read-only memory → de.wikipedia.org/wiki/EEPROM

SparkFun Qwiic EEPROM Breakout - 512Kbit

Block eeprom_read (adr16Bit, read_length) : Liste der Bytes

• adr16Bit: 0x0000..0xFFFF
• read_length: Anzahl zu lesender Bytes (nicht auf 32 begrenzt).
• Die zurück gegebene Liste kann mit Datenstrukturenin der Liste gelesen werden.

Block eeprom_test ()

• Testet, ob der ASCII Zeichensatz im EEPROM programmiert ist.
• Speicherbereich der 96 ASCII Zeichen F900-FBFF kann im Code geändert werden.
• Schreibt 6*128 Byte aus Speicherbereich in Konsole: [‘0x3e’, ‘0x51’, ‘0x49’, ‘0x45’].

qwiicgpio.py

→ GPIO: General Purpose Input/Output → de.wikipedia.org/wiki/GPIO

SparkFun Qwiic GPIO

3,3 Volt Logik; 16 Klemmen: 8 GPIO-Pins, 4 GND, 3 3V3, 1 /INT
/INT Pin kann bei Zustandsänderung einen Hardware Interrupt auslösen.

Block gpio_init (io, inv)

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• Beide Parameter io, inv: String mit 8 Binärziffern (0 oder 1).
• Jede Binärziffer (Bit) ist einem von 8 GPIO-Pins zugeordnet.
• io CONFIGURATION Bit: 0=output Pin; 1=input Pin
• inv INVERSION Bit: 0=original polarity; 1=inverted
• INVERSION wirkt nur auf input Pins → Pin an GND → logische 1
• Beispiel:
  gpio_init(‘00000011’, ‘00000000’): 6 output und 2 input
  gpio_init(‘11111111’, ‘11111111’): alle 8 Pins input inverted
• ACHTUNG! GPIO INPUT und OUTPUT hat 3,3 Volt Pegel!

Block gpio_read () : Byte

• Gibt 1 Byte zurück, 1 Bit pro GPIO Pin.
• An input Pins max. 3,3 Volt Spannung anschließen!
• Taster schalten Pin an GND; Pull Up Widerstände (10 kOhm) an 3V3 erforderlich.

Block gpio_write (byte)

• byte: Schaltet 8 GPIO Pins, die als 0=output konfiguriert sind.
• Bit=0: aus (0 Volt); Bit=1: an (3,3 Volt)

qwiicjoystick.py

→ Joystick: Spielhebel → de.wikipedia.org/wiki/Joystick

SparkFun Qwiic Joystick

Block joystick_read ()

• Muss am Anfang jeder Schleife aufgerufen werden.
• Liest alle Joystick Register über den I²C-Bus in Variable JOYSTICK_BUFFER.

Die folgenden Blöcke get lesen nur die Variable, nicht den I²C-Bus.

Block joystick_get_x () : Byte
Block joystick_get_y () : Byte

• Gibt 1 Byte zurück mit der Stellung des Joystick in X bzw. Y Richtung.
• Mittelstellung ist 128, geringe Abweichung durch Hardware Toleranz.
• Endstellung unten bzw. links = 0; oben bzw. rechts = 255.

Block joystick_get_button_position () : Boolean

• Gibt True zurück, wenn der Joystick jetzt gerade gedrückt ist.

Block joystick_get_button_onoff () : Boolean

• Wechselt False / True bei jedem Drücken des Joystick.

qwiickeypad.py

→ Numeric Keypad: Tastatur, Ziffernblock → en.wikipedia.org/wiki/Keypad

SparkFun Qwiic Keypad - 12 Tasten

Keypad speichert mehrere gedrückte Tasten, bei langsamer Abfrage geht nichts verloren.
Mit /INT kann ein Hardware Interrupt ausgelöst werden.

Block keypad_read () : Byte

• Gibt 0 zurück wenn keine Taste gedrückt, sonst ASCII-Code der gedrückten Taste.

Taste	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	*	#
Code	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	42	35

qwiiclcd.py

→ LCD: liquid-crystal display → de.wikipedia.org/wiki/Flüssigkristallanzeige

SparkFun Qwiic 20x4 SerLCD - RGB Backlight | SparkFun Qwiic 16x2 SerLCD - RGB Backlight

Block qlcd_init ()

• Muss für Display 16x2 einmal beim Start aufgerufen werden.

Block qlcd20x4_init ()

• Muss für Display 20x4 einmal beim Start aufgerufen werden.

Block qlcd_text (row, col, end, text, right)

• Schreibt an eine bestimmte Position Text mit fester Länge.
• row: Zeile 0..3; col: Spalte 0..19; end: Spalte 0..19 (letztes Zeichen)
• text: Text, alle Datentypen werden mit str() konvertiert.
• right: None oder False=linksbündig; True=rechtsbündig
  Text wird mit Leerzeichen auf die Länge (end-col)+1 aufgefüllt.
• Parameter außer text können weg gelassen werden (None).
  default: row=0; col=0; end=COLS-1; right=False

Block qlcd_clear ()

• Löscht das LCD Display.

Block qlcd_cursor (row, col)

• Set Cursor für writeQLCD oder wenn Cursor sichtbar ist oder blinkt.
• row: Zeile 0..3; col: Spalte 0..19
• Parameter optional, default: row=0; col=0

Block qlcd_write (text)

• Schreibt text an aktuelle Cursorposition.
• Alle Datentypen werden mit str() konvertiert.
• Schreibt auf nächster Zeile weiter, max. Länge 32 Zeichen.

Block qlcd_display (display_on, cursor_on, blink_on)

• Alle Parameter Boolean: False oder True.
• Schaltet das Display, Cursor und blinkenden Cursor an und aus.

qwiicmotor.py

→ Gleichstrommotor → de.wikipedia.org/wiki/Gleichstrommotor

SparkFun Qwiic Motor Driver

Block motor_init (i2c_addr)

• Für jedes Motor-Modul einmal beim Start aufrufen (mit entsprechender i2c_addr).
• Parameter i2c_addr kann weg gelassen werden, default: 0x5D.
• 1 Modul steuert 2 Motoren 9V, mehrere Module können gleichzeitig angeschlossen werden.
• 10 I²C-Adressen mit Lötbrücken einstellbar: 0x58..0x61.

Block motor_power (on, i2c_addr)

• Parameter i2c_addr kann weg gelassen werden, default: 0x5D.
• on schaltet Motor Power: True=an; False=aus (für 1 Modul = 2 Motoren).
• Power für H-Bridge soll bei längerem Stillstand aus geschaltet werden, um Energie zu sparen.

Block motor_drive_a (speed, i2c_addr)
Block motor_drive_b (speed, i2c_addr)

• Parameter i2c_addr kann weg gelassen werden, default: 0x5D.
• speed 0..128..255 Motor Drehzahl und Richtung.
• speed ist optional, default=128 (Stillstand).
• 0 ist maximale Geschwindigkeit rückwärts!

• 0 max. rückwärts

  ← 128 Stop →

  max. vorwärts 255

qwiicmux.py

→ MUX: Multiplexer → de.wikipedia.org/wiki/Multiplexer

SparkFun Qwiic Mux Breakout - 8 Channel (TCA9548A)

I²C Multiplexer: 8 I²C-Busse einzeln oder gemeinsam schaltbar.

Block mux (channel)

• channel: 0..7 schaltet genau einen Kanal ein. Jeder andere Wert schaltet alle aus.

Block mux_write (byte)

• byte: 0..255 für jedes Bit wird der entsprechende Kanal ein geschaltet.

Block mux_read

• Gibt ein Byte mit den gesetzen Bits der eingeschalteten Kanäle zurück.

qwiicopenlog.py

→ Logdatei → de.wikipedia.org/wiki/Logdatei
→ SD-Karte: Speicherkarte → de.wikipedia.org/wiki/SD-Karte

SparkFun Qwiic OpenLog

Lesen und Schreiben von Dateien auf microSD card 64MB .. 32GB, FAT16 oder FAT32. Dateinamen sollen im Format 8.3, nur ASCII Zeichen und Großbuchstaben enthalten.

Block log_init

• Muss nicht beim Start aufgerufen werden.
• Zeigt den Status binär und bei Fehler eine Meldung in der Konsole an.

Block log_status

• Gibt das Status Byte zurück. siehe → Register Map

Block log_dir (filename, count)

• Gibt eine Liste mit Dateinamen zurück. count ist die maximale Anzahl.
• filename kann Platzhalter wie z.B. *.* oder *.TXT enthalten.

Block log_size (filename)

• Gibt die Größe der Datei zurück.

Block log_read (filename, size)

• Gibt ein bytearray mit dem Inhalt der Datei zurück.
• filename im Format 8.3 und Großbuchstaben.
• size ist die maximale Länge. bytearray ist kürzer, wenn die Datei kleiner ist.
• Blöcke zum Umwandeln Bytes in Text sind in advanced.

Block log_write (filename, bu)

• Schreibt die Bytes aus bu in die Datei. Anhängen wenn Datei existiert.
• filename im Format 8.3 und Großbuchstaben.
• bu kann auch eine Liste sein, darf aber nur Bytes (0..255) enthalten.
• Blöcke zum Umwandeln Text in Bytes sind in advanced.

Block log_test

• Schreibt die Zeichencodes 32 bis 127 in die Datei ASCII.TXT.
• Aller 16 Byte wird CR (=13) und LF (=10) eingefügt.

Block log_remove (filename)

• Löscht eine oder mehrere Dateien.
• Gibt Anzahl der gelöschten Dateien zurück.

Block log_sync

• Kann vor dem Entfernen der Speicherkarte aufgerufen werden, muss aber nicht.

qwiicrelay.py

→ Relais: (englisch Relay) → de.wikipedia.org/wiki/Relais

SparkFun Qwiic Single Relay

Strom für Relais kommt aus dem 3,3 Volt I²C-Bus!

Block relay (on:Boolean)

• on schaltet Relais: True=an; False=aus.
• I2C_ADDRESS kann im Code geändert werden, default 0x18.

rtc.py

→ RTC: real-time clock → de.wikipedia.org/wiki/Echtzeituhr

Grove - High Precision RTC (Real Time Clock)

Uhr stellen

Block rtc_write (index, int8)

• Stellt die Uhr. Ändert ein bestimmtes Register index.
• 0Seconds, 1Minutes, 2Hours, 3Days, 4Weekdays, 5Months, 6Years
• int8: 0..59 Byte wird in BCD konvertiert und im RTC-Modul gespeichert.

Block rtc_set (key_code) : keyString

• Stellt die Uhr mit 5 ASCII Zeichen-Codes von Keypad oder Keyboard.
• Muss 5 mal mit ASCII Code aufgerufen werden, gibt den zusammengesetzten String zurück.
  1. Zeichen: * neu, 2. Zeichen: Register 0..6,
  3. und 4. Zeichen: 2 Ziffern dezimal 00..59, 5. Zeichen: # speichern
• Wenn 5 Zeichen gültig sind, wird mit write_rtc das Register geändert.
• Beispiel: *120#setzt Minute auf 20; *401# Montag; *000# Sekunde 0.

Uhr lesen

Block rtc_read ()

• Muss am Anfang jeder Schleife aufgerufen werden.
• Liest 7 Byte in Variable RTC_BUFFER.
• BCD codiert: 4 Bit pro Ziffer, Bit 7654 Zehner, Bit 3210 Einer, Jahr 2-stellig

Die folgenden Blöcke lesen nur die Variable, nicht den I²C-Bus.

Block rtc_get (index) : Byte

• Liest 1 Byte aus Variable RTC_BUFFER[index] zu dezimal konvertiert.
• 0Seconds, 1Minutes, 2Hours, 3Days, 4Weekdays, 5Months, 6Years

Block rtc_time_string () : String 8 Zeichen

• Liest Zeit aus Variable RTC_BUFFER: HH:mm:ss.

Block rtc_date_string () : String 10 Zeichen

• Liest Datum aus Variable RTC_BUFFER: dd.MM.20yy.

Block rtc_weekday () : String 2 Zeichen

• Liest Wochentag aus RTC_BUFFER: [‘So’, ‘Mo’, ‘Di’, ‘Mi’, ‘Do’, ‘Fr’, ‘Sa’].

Block rtc_iso_string () : String 12 Zeichen

• Liest aus Variable RTC_BUFFER: yyMMddHHmmss.
• Aus genau 12 Ziffern kann der benötigte Teilstring ausgeschnitten werden.
• Format ist sortierbar z.B. für Dateinamen.

RTC Control Register

Block rtc_read_control

• Gibt Liste mit 4 Byte aus den Control Registern 0..3 zurück. → Registers (Seite 5)

Block rtc_read_offset

• Gibt 7 Bit offset aus Register [2] zurück, umgerechnet in -64..0..+63.

Block rtc_write_offset (offset, mode)

• offset: -64..0..+63 Korrekturwert wird umgerechnet in Bit 0..6 gespeichert.
• mode: True setzt Bit 7.
• True: Korrektur erfolgt aller 2 Stunden; False: aller 4 Minuten.
• Gibt das geänderte Byte aus Register [2] zurück, 8 Bit (0..255) nicht konvertiert.

s_co2.py

→ CO₂: Kohlenstoffdioxid → de.wikipedia.org/wiki/CO2
→ Relative Luftfeuchtigkeit → de.wikipedia.org/wiki/Luftfeuchtigkeit

Calliope mini CO2 Sensor - SCD40

Sensor hat keine Pull Up Widerstände, deshalb immer mit anderen Modulen anschließen, die welche haben. Blockiert oft den I²C-Bus, dann Strom aus und einschalten. Data Sheet

Block co2_init (factory_reset)

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• factory_reset: True Reset aller Register.
• Ruft co2_start_continuous_measurement auf.

Block co2_start_continuous_measurement

• Startet die Messungen (etwa aller 5 Sekunden).

Block co2_stop_continuous_measurement

• Beendet die Messungen. Immer abschalten wenn nicht benötigt, um Strom zu sparen.

Block co2_read_data_ready_status

• Gibt True zurück, wenn ein neuer Messwert bereit ist. Etwa aller 5 Sekunden.

Block co2_read_measurement

• Testet co2_get_data_ready_status, wenn True werden die Messwerte in interne Variablen gelesen.
• Sonst bleiben die internen Variablen unverändert.
• Muss einmal in jeder Schleife (aller 5s) aufgerufen werden, um die Variablen zu aktualisieren.

Die folgenden Blöcke get lesen nur die Variable, nicht den I²C-Bus.

Block co2_get_co2
Block co2_get_temperature
Block co2_get_relative_hunidity

• Gibt CO₂ (Kohlenstoffdioxid), Temperatur °C oder relative Luftfeuchtigkeit zurück.

s_qwiicinfrared.py

→ Infrarotstrahlung → de.wikipedia.org/wiki/Infrarot

SparkFun Qwiic Proximity Sensor - 20cm, VCNL4040

Nähe Sensor misst keinen genauen Abstand, nur ob ein Objekt näher als 20cm kommt (Seifenspender). Kann Interrupt auslösen. VCNL4040_Datasheet

Block qinfrared_init

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• Initialisiert die Konstanten (Register Nummern) und schaltet Sensor an qinfrared_power_on.

Block qinfrared_power_on (on)

• on: True schaltet Sensor an, False schaltet aus.
• Infrarot LED nimmt Strom vom 3,3V I²C-Bus (50..200mA). Aus schalten wenn nicht benutzt.

Block qinfrared_proximity

• Gibt Nähe zurück (16 Bit): 0..1 wenn nichts in der Nähe (20 cm), wird größer je näher.

s_qwiiclaser.py

→ Laser → de.wikipedia.org/wiki/Laser

SparkFun Qwiic Distance Sensor - 4 Meter, VL53L1X | SparkFun Qwiic Distance Sensor - 1.3 Meter, VL53L4CD

Block qlaser_init

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• Initialisiert den Sensor und wartet bis bereit (check_for_data_ready).

Block qlaser_distance_cm

• Gibt Distance in cm (mit 1 Stelle hinter dem Komma) zurück. Genauigkeit ist mm.
• Ruft qlaser_start_ranging, qlaser_get_distance, qlaser_stop_ranging nacheinander auf.

Block qlaser_start_ranging

• Startet die Messungen mit Default Parametern. Kann konfiguriert werden.

Block qlaser_stop_ranging

• Beendet die Messungen.

Block qlaser_get_distance

• Gibt Distance in mm zurück (16 Bit int). Ranging muss vorher gestartet werden.

s_qwiictemp.py

→ Temperatur → de.wikipedia.org/wiki/Temperatur
→ Grad Celsius → de.wikipedia.org/wiki/Grad_Celsius

SparkFun Micro Temperature Sensor - STTS22H (Qwiic) | SparkFun Temperature Sensor - STTS22H (Qwiic)

Block temp_one_shot

• Macht nur eine Messung und gibt Temperator in °C zurück. Spart Strom.
• Wartet auf Ergebnis ca. 50ms.

Block temp_odr_1hz (on)

• on: schaltet 1 Hz Output Data Rate True:an oder False:aus
• True: Macht eine Messung pro Sekunde. False: Keine Messungen.

Block temp_read_data

• Gibt Temperator in °C zurück, wenn laufende Messung aktiviert ist.

Block temp_write_limit (limit, register_h_l)

• limit: -39,68°C..+122,88°C Temperatur Limit, wann Interrupt ausgelöst wird.
• None oder Werte außerhalb des Bereichs deaktivieren Interrupt.
• register_h_l: False: speichert limit für höchste Temperatur.
• register_h_l: True: speichert limit für tiefste Temperatur.
• limit wird intern umgerechnet, gibt tatsächlichen Wert zurück.
• Gibt -40,32 zurück, wenn deaktiviert (limit ungültig oder None)

Block temp_read_status

• Gibt 1 Byte zurück mit 3 relevanten Bits:
• Bit 0: STATUS_BUSY (nur für one-shot mode)
• Bit 1: STATUS_OVER_THH; Bit 2: STATUS_UNDER_THL
• Erkennen, ob Temperatur über- oder unterschritten ist und zurücksetzen des /INT-Pin.

s_qwiictmp102.py

SparkFun Digital Temperature Sensor Breakout - TMP102 (Qwiic)

Block tmp102_read

• Gibt Temperatur in °C zurück. Messung erfolgt dauerhaft mit 4 Hz.

Weitere Funktionen können noch programmiert werden z.B. Interrupt.

s_qwiicultrasonic.py

→ Ultraschall → de.wikipedia.org/wiki/Ultraschall

SparkFun Qwiic Ultrasonic Distance Sensor - HC-SR04

Der I²C Sensor hat einen eigenen Prozessor für die Ultraschall Messung. Über den I²C-Bus wird nur der aktuelle Wert in mm ausgelesen. Dieses Modul erfasst außerdem einen großen Winkel. So erkennen Modelle auch Hindernisse schräg, oben und unten und fahren nicht dagegen.

Der fischertechnik Ultraschallsensor hat auch einen Prozessor. → Datenblatt

Block ultrasonic_change_i2c (old_i2c, new_i2c)

Default I²C-Adresse ist 0x00. Damit funktioniert der Sensor. 0x00 gilt aber als reserviert und sollte geändert werden.

• Wenn old_i2c weg gelassen wird, gilt 0x00. Wenn new_i2c weg gelassen wird, gilt 0x09.
• Gültige Werte für new_i2c: 0x02 .. 0x7F. Empfohlen: 0x09 .. 0x77.
• Änderung bleibt beim Ausschalten erhalten.

Block ultrasonic_read_mm

• Gibt Distance in mm zurück (16 Bit int).
• I²C-Adresse ist 0x09. Kann im Code geändert werden.
  (Z.B. auf 0x00, um den Sensor mit der Original Adresse zu benutzen.)

wattmeter.py

→ Spannungsmesser, Voltmeter → de.wikipedia.org/wiki/Spannungsmessgerät
→ Strommesser, Amperemeter → de.wikipedia.org/wiki/Strommessgerät
→ Leistungsmesser, Wattmeter → de.wikipedia.org/wiki/Leistungsmesser

DFRobot Gravity: I2C Digital Wattmeter SKU: SEN0291

Misst max. 26V, 8A. 4 I²C-Adressen, bis 4 Wattmeter gleichzeitig auslesen.

Block wattmeter_init

• Muss einmal beim Start aufgerufen werden.
• Im Code kann calibration_value für genauere Strom Messung angepasst werden.
• Spannung kann nicht kalibriert werden.

Block wattmeter_volt

• Gibt Spannung in V zurück, mit 2 Dezimalstellen, immer positiv.

Block wattmeter_milliampere

• Gibt Strom in mA zurück, integer kann auch negativ sein.

Block wattmeter_milliwatt

• Gibt Leistung in mW zurück. Ist ungenau und eigentlich überflüssig, Datenblatt lesen.