Descrición da interface I2C en ruso

Nos aparellos domésticos modernos, a electrónica industrial e diversos equipos de telecomunicacións, moitas veces pode atopar solucións similares, aínda que os produtos poden ser prácticamente sen relación. Por exemplo, case todos os sistemas inclúen o seguinte:

• Un determinado nodo de control "intelixente", que na maioría dos casos é un microordenador de chip único;
• Nodos de propósito xeral como buffers LCD, RAM, portos de E / S, EEPROM ou conversores de datos especializados;
• Nodos específicos, incluídos esquemas para sintonización dixital e procesamento de sinal para sistemas de video e radio.

Como optimizar a súa aplicación?

Co fin de maximizar o uso de solucións comúns en beneficio dos propios deseñadores e fabricantes, e mellorar o rendemento global de varios equipos e simplificar o circuíto utilizado, Philips púxose en marcha o obxectivo de desenvolver un bus bidireccional de dúas fíos moi sinxelo que proporciona o control de inter-microcircuito máis produtivo. Este bus fornece a transferencia de datos a través da interface I2C.

Ata o momento, o alcance deste fabricante inclúe máis de 150 CMOS, así como dispositivos bipolares compatibles con I2C e deseñados para funcionar en calquera das categorías indicadas. Nótese que a interface I2C está integrada inicialmente a todos os dispositivos compatibles, debido a que poden, sen dificultades, estar en contacto entre si cando se usa un bus especial. Debido ao uso desta solución de deseño, foi posible resolver un número suficientemente grande de problemas de acoplamiento de varios equipos, o que é bastante típico para o desenvolvemento de sistemas dixitais.

Principais vantaxes

Mesmo se observa brevemente a descrición das interfaces UART, SPI e I2C, pode distinguir as seguintes vantaxes deste último:

• Para traballar, só precisa dúas liñas: sincronización e datos. Calquera dispositivo que se conecte a un autobús deste tipo, no futuro pódese programar para abordar un enderezo completamente único. En calquera momento, existe unha relación sinxela que permite que o mestre poida operar como un transmisor mestre ou un receptor principal.
• Este bus prevé a capacidade de ter varios líderes ao mesmo tempo, proporcionando todos os medios necesarios para determinar as colisións, así como o arbitraje, o que permite evitar a corrupción de datos no caso de que dous ou máis líderes comecen simultaneamente a transmitir información. No modo estándar, só se transmiten datos en serie de oito bits a unha velocidade non superior a 100 kbit / s e, en modo rápido, este limiar pode ser aumentado en catro veces.
• En chips, utilízase un filtro incorporado especial, o que efectivamente suprime ráfagas e garante a máxima integridade dos datos.
• O número máximo de fichas que se pode conectar a un autobús é limitado só pola súa capacidade máxima posible de 400 pF.

Vantaxes para os deseñadores

A interface I2C, así como todos os microcircuitos compatibles, aceleran significativamente o proceso de desenvolvemento, desde o diagrama funcional ata o seu prototipo final. Cómpre salientar que debido á posibilidade de conectar estes microcircuitos directamente ao bus sen o uso de todos os circuítos adicionais posibles, hai posibilidades de modernización e modificación do prototipo desconectando e conectando varios dispositivos do bus.

Hai moitas vantaxes que distinguen a interface I2C. A descrición, en particular, permítelle ver as seguintes vantaxes para os deseñadores:

• Os bloques do diagrama funcional corresponden por completo aos microcircuitos, e ao mesmo tempo está garantida unha transición suficientemente rápida de funcional a principal.
• Non hai necesidade de desenvolver interfaces de bus porque o bus xa está integrado en chips especiais.
• Os protocolos integrados para a transferencia de información e dispositivos de direccionamento permiten que o sistema sexa completamente programable.
• Os mesmos tipos de chips poden usarse en aplicacións completamente diferentes se fose necesario.
• O tempo total de desenvolvemento reduce significativamente debido ao feito de que os diseñadores poden familiarizarse rapidamente cos bloques funcionais máis utilizados, así como con todo tipo de microcircuitos.
• Se o desexa, pode engadir ou eliminar chips do sistema e, ao mesmo tempo, non ten moita influencia noutros equipos conectados a un autobús.
• O tempo total de desenvolvemento de software pode ser reducido significativamente debido ao feito de que se permite usar a biblioteca de módulos de software reutilizables.

Entre outras cousas, é interesante notar o procedemento extremadamente sinxelo para diagnosticar os fallos e a depuración adicional, que difire a interfaz I2C. A descrición di que, se fose necesario, pode monitorizar instantáneamente incluso pequenas desviacións no funcionamento destes equipos sen ningunha dificultade e, en consecuencia, tomar as medidas apropiadas. Tamén vale a pena destacar que os diseñadores reciben solucións especiais que, en particular, son bastante atractivas para varios equipos e sistemas portátiles que fornecen enerxía da batería, usando a interface I2C. A descrición en ruso tamén indica que o seu uso permite ofrecer as seguintes vantaxes importantes:

• Un grao suficientemente alto de resistencia a calquera interferencia que xurda.
• Extremadamente baixo consumo de enerxía.
• A maior variedade de tensión de alimentación.
• Rango de temperatura ampla.

Vantaxes para os tecnólogos

Nótese que non só os diseñadores, senón tamén os tecnólogos que recentemente empezaron a usar unha interface especializada I2C. A descrición en ruso indica un rango bastante amplo de méritos que se proporcionan a esta categoría de especialistas:

• Un bus serial de dúas fíos estándar con esta interface permite minimizar as conexións entre os microcircuitos, é dicir, teñen menos contactos e menos pistas, de xeito que as placas de circuíto impreso sexan menos custosas e teñan dimensións moito máis pequenas.
• A interface I2C integrada completamente con LCD1602 ou algunha outra opción elimina completamente a necesidade de decodificar enderezos, así como outras pequenas lóxicas externas.
• Preténdese utilizar simultaneamente varios hosts en semellante autobús, acelerando significativamente as probas e posterior configuración do equipo, xa que o bus pode conectarse á computadora da liña de montaxe.
• A dispoñibilidade de interfaces compatibles con esta interface en VSO, SO e paquete DIL especializado permiten reducir significativamente os requisitos para o tamaño do dispositivo.

Esta é só unha breve lista das vantaxes que distinguen a interface I2C do LCD1602 e outros. Ademais, os chips compatibles permiten aumentar significativamente a flexibilidade do sistema empregado, proporcionando un deseño extremadamente sinxelo de varias opcións de equipos, ademais de actualizacións relativamente fáciles de seguir apoiando o desenvolvemento a nivel moderno. Deste xeito, é posible desenvolver toda unha familia de equipos diferentes, utilizando como base un determinado modelo básico.

As novas actualizacións de equipos e a ampliación das súas funcións poden realizarse mediante unha conexión estándar ao bus do chip correspondente usando a interface Arduino 2C ou algunha outra lista dispoñible. Se se require unha ROM maior, entón neste caso será suficiente para seleccionar outro microcontrolador que teña unha maior capacidade de ROM. Dado que os chips actualizados, se é necesario, poden substituír completamente os antigos, pódense engadir novas propiedades ao equipo ou aumentar o seu rendemento xeral mediante a desconexión habitual das fichas obsoletas e a súa posterior substitución con equipos máis novos.

ACCESS.bus

Debido ao feito de que o bus ten dous fíos e tamén a posibilidade de abordar o programa, para ACCESS.bus unha das plataformas máis idóneas é a interfaz I2C. A especificación (a descrición en ruso preséntase no artigo) deste dispositivo fai que sexa unha alternativa moito máis económica para a interface RS-232C activamente utilizada para conectar varios periféricos a ordenadores usando un conector estándar de catro pinos.

Introdución á especificación

Para as modernas aplicacións de control de 8 bits que utilizan microcontroladores, é posible establecer algúns criterios de deseño:

• O sistema completo na maioría dos casos inclúe un microcontrolador e outros dispositivos periféricos, incluíndo memoria e todo tipo de portos de E / S.
• Debe minimizarse o custo total de combinar diferentes dispositivos dentro dun sistema;
• O sistema encargado de funcións de xestión non require a subministración de transferencia de información de alta velocidade;
• A eficiencia global depende directamente do equipo elixido e tamén da natureza do bus de conexión.

Para desenvolver un sistema que satisfaga plenamente os criterios anteriores, necesitará utilizar un bus no que se usará a interface I2C en serie. A pesar do feito de que o bus serie non ten ancho de banda paralelo, necesita menos conexións e menos contactos de chip. Ao mesmo tempo, non esquezas que o bus inclúe non só os fíos de conexión, senón tamén os distintos procedementos e formatos necesarios para a comunicación dentro do sistema.

Os dispositivos de comunicación mediante emulación de software I2C ou un bus correspondente deben ter un protocolo específico que poida evitar varias colisións, perdas ou bloqueos de información. Os dispositivos rápidos deben poder comunicarse con dispositivos lentos, eo sistema non debe depender do equipo conectado a el, porque se non, non se poden usar todas as melloras e modificacións. Tamén é necesario desenvolver un procedemento polo cal determinar realmente o dispositivo que está controlando actualmente o bus e en que momento. Ademais, se hai diferentes dispositivos con diferentes frecuencias de reloxo conectados ao mesmo bus, necesitará determinar a orixe da súa sincronización. Todos estes criterios corresponden á interface I2C para AVR e os outros desta lista.

Concepto básico

O bus I2C pode soportar calquera tecnoloxía de chip usada. A interface I2C LabVIEW e outros similares a ela proporcionan o uso de dúas liñas para a transferencia de información - datos e sincronización. Calquera dispositivo conectado deste xeito é recoñecido por un enderezo único, independentemente de se se trata dun buffer LCD, microcontrolador, memoria ou interface do teclado, e pode actuar como receptor ou transmisor segundo o propósito Este equipo está destinado.

Na maioría dos casos, o buffer LCD é un receptor estándar e a memoria non só pode recibir senón tamén transmitir varios datos. Entre outras cousas, no proceso de mover información, os instrumentos poden clasificarse como escravos e anfitrións.

Neste caso, o mestre chámase dispositivo, que inicia a transmisión de datos e tamén xera sinais de sincronización. Ao mesmo tempo, todos os dispositivos direccionais serán considerados escravos.

A interface de comunicación I2C prevé a presenza de varios líderes, é dicir, máis dun dispositivo capaz de xestionar o bus, pode conectalo. A posibilidade de usar máis dun microcontrolador nun bus indica que se pode enviar máis dun mestre nun determinado momento. Para eliminar o posible caos, o risco de aparecer no caso de tal situación, desenvólvese un procedemento de arbitraxe especializado que utiliza a interfaz I2C. Os expansores e outros dispositivos proporcionan a conexión de dispositivos ao bus coa chamada regra de instalación I.

A xeración dun sinal de reloxo é responsabilidade do mestre, e cada un deles xera o seu propio sinal durante a transferencia de datos e no futuro só se pode cambiar se está "tirado" por un dispositivo de escravo ou outro mestre en caso de colisión.

Configuración xeral

Tanto SCL como SDA son liñas bi-direccionais que están conectadas á fonte de alimentación positiva usando unha resistencia de tracción. Cando o neumático é completamente libre, cada liña está nunha posición alta. As fases de saída dos dispositivos que están conectados ao bus deben ser de colas abertas ou abertas para que se poida proporcionar a función de edición. A información a través da interface I2C pode ser transmitida a unha velocidade non superior a 400 kbit / s en modo rápido, mentres que en velocidade estándar Non exceda de 100 kbit / s. O número total de dispositivos que poden conectarse simultaneamente ao bus depende só dun parámetro. Esta é a capacidade da liña, que non supera os 400 pF.

Confirmación

Recoñecemento é un procedemento obrigatorio no proceso de transferencia de datos. O mestre xera un pulso de sincronización correspondente, mentres que o transmisor libera a liña SDA durante este reloxo como confirmación. Despois diso, o receptor debe asegurar un mantemento estable da liña SDA durante un alto estado do pulso sincrónico nun estado establemente estable. Neste caso, sempre debes ter en conta o tempo de instalación e retención.

Na maioría dos casos predominantes, o destinatario debe xerar necesariamente unha confirmación despois de cada byte recibido, e a única excepción aquí é aquelas situacións nas que o inicio do paquete inclúe o enderezo CBUS.

Se o receptor escravo non ten a capacidade de enviar unha confirmación do seu propio enderezo, é necesario deixar a liña de datos nun estado elevado e despois o mestre poderá emitir un sinal "Detido" que interromperá o envío de toda a información. Se o enderezo foi confirmado, pero o escravo non pode levar máis datos por moito tempo, o paquete tamén debe ser interrompido. Para iso, o escravo non recoñece o seguinte byte recibido e simplemente deixa a liña de datos en alto estado, facendo que o mestre xere un sinal de parada.

Se no proceso de transferencia se fornece un mestre-receptor, nese caso deberá informar ao escravo sobre o final da transmisión, e isto faise sen confirmar o último byte recibido. Neste caso, o transmisor de escravos libera de inmediato a liña de datos para que o mestre poida emitir un sinal "Deter" ou repetir de novo o sinal de "Inicio".

Para comprobar a dispoñibilidade do equipo, pode tentar entrar nos exemplos patrón de bosquexos para a interface Arduino I2C, como na foto anterior.

arbitraxe

O chumbo pode comezar a información de encamiñamento soamente despois da liberación total do pneumático, pero dous ou líder pode pasar a xeración do sinal de saída o tempo mínimo de retención. Isto finalmente leva a un sinal definitivo "start" no autobús.

Traballo realizado na SDA autobús arbitraxe aqueles momentos ata SCL-bus está no estado elevado. Un dos principais comeza transmitindo a liña de datos de abaixo, pero o outro - alto, entón o último é totalmente apagado, xa que o estado de SDL non é adecuado estado maior da súa extensión.

Continuación da arbitraxe pode ser realizada en varios anacos. Debido ao feito de que os primeiros enderezos transmítense e, a continuación, os datos, a arbitraxe pode ter unha duración ata o final do enderezo, e se vai ser abordada por liderar o mesmo dispositivo, neste caso, vai participar e varios datos na arbitraxe. Debido a esta arbitraxe datos esquema non é perdido en caso dunha colisión.

Se o mestre perde arbitraxe, caso en que pode emitir un SCL pulsos de sincronización para o byte fin, e para que o acceso se perdeu.