I2C 接口¶

I2C 是控制器附近小微芯片和模块之间的通信接口。展开：集成电路间。在文档中，您经常看到 I2C 总线。

主要思想：如果多个设备具有不同的地址，它们可以连接到相同的两条信号线 SDA 和 SCL。

I2C 使用的地方¶

在 3D 打印机周围的简单设备中，I2C 通常用于：

OLED 显示屏；
温度、湿度、压力和光传感器；
实时时钟；
GPIO 扩展器；
一些编码器和按钮模块；
I2C 多路复用器；
一些 RFID/NFC 模块；
小型辅助板。

I2C 在一个外壳内的短连接上工作良好。对于整个打印机上的长线或电源线附近，它变得更危险。

SDA、SCL、电源和 GND¶

I2C 模块通常有 4 个接点：

VCC 或 VIN - 电源；
GND - 共同接地；
SDA - 数据；
SCL - 时钟信号。

有多个设备的电路如下所示：

I2C 总线：一个主设备和三个设备在共同的 SDA/SCL

来源：Wikimedia Commons, Cburnett, CC BY-SA 3.0

同一 I2C 总线上的所有设备连接到相同的 SDA、SCL 和 GND。电源可以共同，但其电压和逻辑电平必须针对每个模块进行验证。

设备地址¶

每个 I2C 设备都有一个地址。例如，小型 OLED 通常使用 0x3C，一些传感器使用 0x76、0x77、0x68、0x69 等。

如果同一总线上的两个设备具有相同的地址，控制器无法单独正确地对它们进行寻址。

处理地址冲突的方法：

通过跳线或焊接桥更改地址（如果模块支持）；
选择不同的模块变体；
使用 I2C 多路复用器；
如果控制器和固件允许，在不同的 I2C 总线上分割设备。

地址通常以十六进制格式 (hex) 给出：0x3C。但一些固件或配置可能需要十进制格式 (decimal)。例如，十进制的 0x3C 是 60。您需要检查特定系统的文档。

上拉电阻¶

I2C 线通过上拉电阻工作。总线上的设备通常可以将 SDA 或 SCL 拉低，高电平来自于到逻辑电源的上拉。

没有上拉，总线可能无法工作。但在一个总线上有许多带自己上拉的模块也可能是一个问题：总阻力变得太小，线负载更硬，信号边缘和电平可能降级。

实际上：

许多 OLED 和传感器板已经有上拉电阻；
在短的简单总线上，这通常立即工作；
如果有许多设备，您需要检查模块原理图和总上拉；
如果总线不稳定，首先检查之一是上拉电阻。

单独总线的常见起始电阻约为 4.7 kOhm，但现成模块中的上拉可能有所不同。

3.3V 和 5V¶

I2C 对电压电平特别敏感，因为 SDA 和 SCL 通常被拉至某个电源电压。

ESP32、RP2040 和 STM32 通常以 3.3V 逻辑运行。Arduino Uno/Nano 通常以 5V 逻辑运行。

危险情况：

3.3V 控制器；
从 5V 供电的 I2C 模块；
模块上的上拉电阻将 SDA 和 SCL 拉至 5V。

在这种情况下，5V 可能出现在控制器的 GPIO 上。这可能会损坏微控制器。

连接前，验证：

模块从什么电压供电；
SDA 和 SCL 被拉至什么；
模块上是否有电平转换器；
模块是否与 3.3V 控制器兼容。

如果有疑问，对 I2C 模块使用 3.3V 电源或电平转换器。

速度¶

典型的 I2C 速度：

100000   # standard mode, 100 kHz
400000   # fast mode, 400 kHz

对于短线和正常模块，400 kHz 通常有效。但对于长线、弱上拉、许多设备或噪声环境，最好以 100 kHz 开始。

在 Klipper 中，i2c_speed 参数在所有 MCU 中不是均等支持的。文档指出许多微控制器使用 100000，而某些平台支持 400000。所以你不能只写高速并假设它实际应用。

I2C 扫描器¶

I2C 扫描器是一个小程序或命令，迭代地址并显示总线上哪些设备响应。

它有助于理解：

控制器是否看到模块；
什么是设备地址；
SDA 和 SCL 是否混淆；
是否有电源和共同 GND；
是否有地址冲突。

但扫描器不能证明设备完全工作。它只显示有人在该地址响应。

Klipper 中的 I2C¶

在 Klipper 中，I2C 设备连接到特定的 MCU。

配置可能包括参数：

i2c_mcu - 设备连接的 MCU；
i2c_bus - 硬件 I2C 总线（如果有多个）；
i2c_software_scl_pin 和 i2c_software_sda_pin - 所选引脚上的软件 I2C；
i2c_address - 设备地址；
i2c_speed - 速度（如果支持）。

重要：Klipper 中的 i2c_address 通常指定为十进制数，不是十六进制格式。如果数据表说 0x3C，配置可能需要 60。

如果设备连接到附加 MCU，也必须指定该 MCU。否则 Klipper 将在主板上查找它。

线长和干扰¶

I2C 为短连接设计。在小外壳内或在一个板上，它很方便。在 3D 打印机中，条件更糟：

附近的电动机；
附近的加热器；
长线；
门上的连接器；
风扇和加热器的电源线；
电磁干扰。

实际规则：

保持 SDA 和 SCL 短；
在 GND 附近路由它们；
不要平行于加热器电源线路由；
不要无原因地对移动部件进行长丝带电缆；
如果有错误，将速度降低至 100 kHz；
使用适当的连接器和应力消释；
对于长连接，选择另一个接口：UART、CAN、RS-485 或传感器附近的本地 MCU。

连接前要检查的事项¶

在连接 I2C 模块之前，验证：

模块电源；
逻辑电平；
SDA 和 SCL 被拉至什么；
设备地址；
是否可以更改地址；
是否与其他设备存在冲突；
线长；
是否有固件支持；
设备连接的 MCU 和总线；
是否需要硬件 I2C 或软件 I2C。

典型错误¶

混淆了 SDA 和 SCL；
忘记了共同的 GND；
对 3.3V 控制器应用了 5V 上拉；
两个设备具有相同的地址；
在需要十进制的地方指定了十六进制地址；
使用了太长的线；
连接了许多带上拉电阻的模块；
选择了固件不支持的模块；
将设备连接到附加 MCU 但未指定 i2c_mcu；
混淆 I2C 和 I2S。

要点¶

I2C 对控制器附近的小显示器、传感器和辅助模块很方便。它需要 SDA、SCL、电源和共同的 GND。

连接前的主要检查：地址、3.3V/5V 电平、上拉电阻、线长和固件支持。在嘈杂的打印机环境中，保持 I2C 短。