【I²C通信を可視化！】ESP32-S3とSHT30で波形を見てみよう

このブログでは、ESP32-S3とSHT30温湿度センサーを接続し、I²C通信の波形をオシロスコープで観察する様子を紹介します。
M5Stackの「ENVⅢセンサー」にも使われているSHT30を題材に、PlatformIOを使ったプログラミングから、実際の通信波形の解析までを体験していきます！

使用するもの

• ESP32-S3開発ボード
• SHT30温湿度センサー（M5Stack ENVⅢなど）
• オシロスコープ（2ch以上）
• USBケーブル
• Bluetooth機能付き＆インターネット接続可能なPC（VS Code + PlatformIO）

プロジェクトの準備と書き込み確認

まずはPlatformIOで新しいプロジェクトを作成し、ESP32-S3に書き込みができるか確認します。 ESP32-S3は初期状態でI²Cピンが決まっていないため、任意のGPIOピンをI²C通信線として設定する必要があります。

今回は、GPIO20（SDA）とGPIO21（SCL）を使用しました。

Wire.begin(20, 21); // SDA, SCL

ライブラリの導入とサンプルコードのビルド

PlatformIOのライブラリ検索から「SHT30」と入力し、SHT31ライブラリを導入（SHT30にも対応）。
サンプルコードをコピーしてビルドすると、無事に成功！
この時点ではコードの詳細は理解していませんが、まずは動作確認を優先します。

センサーの接続とシリアルモニターでの確認

ESP32-S3とSHT30を接続し、シリアルモニターを起動してリセット。
すると、室温に近い温度（例：18.9℃）が表示され、センサーが正しく動作していることが確認できました。

コード内では、ヒーターのON/OFFや10秒ごとのデータ取得処理が行われており、3回分の温度データが出力される仕様になっています。

I²C通信の波形をオシロスコープで観察！

オシロスコープの設定：

• チャンネル1：クロック（SCL）
• チャンネル2：データ（SDA）

ESP32-S3をリセットして波形を観察すると、I²Cのスタートコンディション（クロックがHighのときにデータがLowになる）が確認できました。

スレーブアドレスの確認

SHT30のスレーブアドレスは 0x44（2進数で 1000100）。
波形を読み取ると、先頭7ビットがアドレス、8ビット目がR/Wビット、9ビット目がACKビットで構成されていることがわかります。

ソースコードと波形の照合

波形から確認できた送信データ：

• 0x44（スレーブアドレス）
• 0x30A2（ソフトリセットコマンド）

ソースコードを確認すると、begin() 関数内で reset(false) が呼ばれ、内部で writeCommand(0x30A2) が実行されていることがわかりました。
つまり、波形とソースコードの動作が一致していることが確認できました！

まとめ

今回の内容を通して、以下のことが学べました：

• ESP32-S3では任意のGPIOピンをI²C通信に割り当て可能
• PlatformIOでの開発環境構築とライブラリ導入方法
• SHT30センサーの基本的な使い方とデータ取得方法
• オシロスコープを使ったI²C通信の波形解析

I²C通信の仕組みを実際の波形で確認できる体験はとても貴重です！
センサーの動作確認だけでなく、通信プロトコルの理解にもつながるので、ぜひ試してみてください。

質問や感想があれば、コメントで教えてくださいね！
それでは、また次回の実験でお会いしましょう〜💡