11、树莓派与 I2C 设备搭建真假问答游戏

树莓派与 I2C 设备搭建真假问答游戏

双向电平转换器

在某些情况下，需要实现双向的电压转换，例如两个设备通过同一根线进行双向通信时。以 I2C 协议为例，信号需要在低电压（3.3V）的树莓派和高电压的 I2C 设备之间双向传输。这种情况与其他一些通信协议的电路稍有不同，因为 I2C 使用上拉电阻，我们可以利用这一特性。

这里所介绍的电路基于 Adafruit 和 SparkFun 在其双向电平转换器中使用的电路，围绕小型 breakout 板上的表面贴装 MOSFET 构建。该板有四个通道，每个通道的电路相同，都使用了 BSS138 MOSFET。由于表面贴装器件（SMD）使用起来较为麻烦，且电平转换器价格不贵，建议直接购买电平转换板。不过，了解电平转换的工作原理还是很有必要的。

该电路以一种不常见的方式使用 MOSFET，其漏极（Drain）和源极（Source）用于连接电路的左右两侧：
- 当两侧均为高电平时，MOSFET 关闭，两个上拉电阻利用各自的电源电压确保两侧都为高电平。
- 当低电压信号（左侧）变为低电平时，MOSFET 处于正向配置，由于栅极的输入，MOSFET 导通，将高电压端也拉低。
- 当高电压端（右侧）变为低电平时，由于 MOSFET 的内部特性，允许小电流反向流动。此时，源极连接的电压下降，导致 MOSFET 导通，并根据通过 MOSFET 连接的低信号进一步拉低源极。

另一种选择是使用合适的集成电路（IC），如 74LVC245。但由于 I2C 需要上拉电阻，74LVC245 与 I2C 不兼容，不过它可用于 SPI 和其他不需要上拉电阻的传感器。

I2C 与 LCD 字符显示屏