Interfață I2C: o descriere în limba rusă

Aparatele de uz casnic moderne, electronice industriale și diverse echipamente de telecomunicații pot fi găsite destul de des soluții similare, dar produsul poate fi conectat aproape unul de altul. De exemplu, practic fiecare sistem include următoarele:

• anumită unitate „inteligente“ de control, ceea ce este avantajos în majoritatea cazurilor, reprezintă un singur cristal microcomputer;
• unități de uz general, cum ar fi un tampon de LCD, RAM, porturi I / O, EEPROM sau convertoare de date specializate;
• componente specifice, inclusiv configurația de circuit digital și un deliciu pentru semnalele video și radio.

Cum de a optimiza utilizarea acestora?

Pentru a asigura utilizarea mai eficientă a acestor soluții generale pentru proiectanții de beneficii și producătorii înșiși, precum și pentru a crește nivelul general de performanță al diferitelor aparate și simplificarea nodurilor de circuit utilizate, compania Philips stabilit pentru a dezvolta un foarte simplu, cu două fire de autobuz bidirecțională care asigură controlul mezhmikroskhemnoe cele mai productive. Acest autobuz asigură un transfer de date prin interfața I2C.

Pentru intervalul de date specificat de producător include mai mult de 150 CMOS și dispozitive bipolare, care sunt compatibile cu I2C și destinate pentru desfășurarea lucrărilor în oricare dintre categoriile enumerate. Trebuie remarcat faptul că interfața I2C este inițial construit în toate dispozitivele compatibile, din cauza pe care le pot fără nici o dificultate de a comunica între ele, folosind un autobuz special. Prin aplicarea acestei soluții de proiectare a dovedit pentru a rezolva destul de o serie de probleme de împerechere diferitele echipamente, care este destul de caracteristică a domeniului de aplicare al dezvoltării sistemelor digitale.

Principalele avantaje

Chiar dacă te uiți la o scurtă descriere a UART, SPI, I2C, puteți evidenția următoarele avantaje ale acestuia:

• Pentru munca aveți nevoie de doar două linii - sincronizare și date. Orice dispozitiv care este conectat la un autobuz, poate fi ulterior abordată de software-ul complet adresă unică. În orice moment, există o relație simplă, care permite funcția de conducere ca transmițător sau receptor de master-master.
• Acest autobuz oferă posibilitatea de a avea mai multe gazde, care oferă toate instrumentele necesare pentru detectarea coliziunilor și de arbitraj, ajută la prevenirea corupției de date în cazul în care două sau mai multe din partea de sus începe să transmită simultan informații. În modul standard oferă doar transfer de date secvențial opt biți, la o rată de cel mult 100 kbit / s, iar în modul rapid, pragul poate fi crescută până la de patru ori.
• Chip-urile folosesc un special built-in filtru, care suprima in mod eficient piroane și asigură integritatea maximă a datelor.
• Numărul maxim posibil de chips-uri, care pot fi conectate la un autobuz este limitat doar de capacitatea sa maximă posibilă de 400 pF.

Avantaje pentru designeri

interfață I2C, precum și toate chips-uri compatibile pot accelera în mod semnificativ procesul de dezvoltare, de la circuitul funcțional la prototipul său final. Trebuie remarcat faptul că, din cauza posibilității unor astfel de chips-uri se conectează direct la autobuz, fără a utiliza toate tipurile de circuite suplimentare este prevăzută o cameră pentru modernizarea în continuare și modificarea unui sistem de prototip prin deconectarea și conectarea diferitelor dispozitive de autobuz.

Există o mulțime de avantaje care stabilesc interfața I2C. Descrierea, în special, vă permite să vedeți următoarele avantaje pentru designeri:

• Blocuri din diagrama funcțională corespund pe deplin chips - uri, și asigură astfel o tranziție suficient de rapidă de la un principiu funcțional.
• Nu este nevoie să se dezvolte interfețe de autobuz, pentru că anvelopa este inițial integrat într-un chip special.
• comunicare integrată și protocoale de adresare a dispozitivelor permite sistemului să fie pe deplin software-ul definit.
• Aceleași tipuri de chips-uri pot fi utilizate, dacă este necesar, în complet diferite aplicații.
• Timpul total de dezvoltare este redus în mod semnificativ, datorită faptului că designerii pot deveni destul de repede familiarizat cu blocurile de funcții cel mai frecvent utilizate, precum și toate tipurile de chips-uri.
• Dacă doriți, puteți adăuga sau elimina chips-uri din sistem, și nu are un impact prea mare asupra altor echipamente conectate la același autobuz.
• Timpul total de dezvoltare software-ul poate fi redus în mod semnificativ, datorită faptului că nu i se permite să utilizeze o bibliotecă de module software reutilizabile.

În plus, este demn de remarcat o procedura de diagnosticare extrem de simplu pentru defecțiuni și în continuare de depanare, care este diferită de interfață I2C. Descriere spune că, dacă este necesar, puteți urmări fără nici o dificultate imediat chiar și abateri minore în funcționarea unor astfel de echipamente și, în consecință, să ia măsurile corespunzătoare. De asemenea, demn de remarcat este faptul că designerii au oferit soluții speciale, care, în special, sunt destul de atractive pentru o varietate de echipamente și sisteme care furnizează alimentat cu baterii portabile, folosind interfața I2C. în limba rusă Descrierea, de asemenea, subliniază faptul că cererea sa permite următoarele avantaje importante:

• rezistență suficient de mare pentru orice perturbare are loc.
• Consum extrem de redus de energie.
• Gamă largă de tensiune de alimentare.
• O gamă largă de temperaturi.

Beneficii pentru tehnologi

Este demn de remarcat faptul că nu numai designeri, dar, de asemenea, tehnologia este de multe ori a început destul de recent, de a utiliza o interfață I2C dedicată. la descrierea Rusă indică o gamă destul de largă de avantaje, care sunt prevăzute la această categorie de profesioniști:

• două fire standard de magistrală serială cu interfață ajută la minimizarea legătura între chips-uri, care este, ele prezintă mai puține contacte și necesită mai puține piese, ceea ce face plăcile cu circuite imprimate nu sunt la fel de scumpe și au o dimensiune mult mai mică.
• Complet integrat LCD1602 interfață I2C sau o altă opțiune elimină necesitatea de a utiliza decodorul de adrese, precum și alte logica superficială externă.
• Acesta oferă posibilitatea de a utiliza simultan mai multe de conducere pe un autobuz, care accelerează în mod substanțial testarea și ajustarea ulterioară a echipamentului, deoarece magistrala poate fi conectat la o linie de asamblare calculator.
• Disponibilitate compatibil cu aceste cipuri în VSO interfață, SO și DIL-pachet specializat poate reduce în mod semnificativ cerințele la dimensiunea dispozitivului.

Este doar o listă scurtă de beneficiile pe care diferite I2C LCD1602 interfață și altele. De asemenea, chips-uri compatibile pot crește în mod semnificativ flexibilitatea sistemului utilizat pentru a asigura o construcție extrem de simplu de diverse opțiuni de echipare, precum și un upgrade relativ ușor pentru asistență suplimentară la nivelul actual de dezvoltare. Astfel, este posibil să se dezvolte o întreagă familie de echipamente diferite, folosind ca bază un anumit model de bază.

modernizarea în continuare a echipamentului și extinderea funcțiilor sale poate fi realizată printr-o conexiune standard de la magistrala corespunzătoare cip utilizând 2C interfață Arduino sau oricare alta din inventarul disponibil. În cazul în care este necesar pentru a obține o mai mare ROM, caz în care va fi suficient doar pentru a selecta un alt microcontroler care are o cantitate mai mare de ROM. Deoarece cipul actualizat dacă este necesar, posibilitatea de a înlocui complet pe cele vechi, puteți adăuga cu ușurință noi caracteristici pentru echipamente sau pentru a crește performanța globală printr-o deconectare convențională chips-uri deja învechite și în continuare înlocuirea acestora cu echipamente noi.

ACCESS.bus

Datorită faptului că anvelopa are o natură cu două fire de, și capacitatea de a programa abordarea ACCESS.bus pentru una dintre platformele cele mai ideale este exact interfata I2C. Caiet de sarcini (descriere în limba rusă este prezentată în articol), acest aparat o alternativa mult mai ieftin face să utilizeze în mod activ mai devreme de interfață RS-232C pentru conectarea diverselor periferice la calculatoare folosind un standard utilizează un conector cu patru.

Introducere în caietul de sarcini

Pentru aplicații avansate de control al 8-biți, care folosesc microcontrolere, oferă posibilitatea de a instala mai multe criterii de proiectare:

• sistem complet în majoritatea cazurilor avantajoase include un microcontroler și alte periferice, inclusiv memorie și diverse porturi de intrare / ieșire;
• costul total de combinare a diferitelor dispozitive ar trebui să fie extrem de redusă la minimum într-un singur sistem;
• un sistem care este însărcinată cu funcții de control, nu prevede necesitatea de a furniza transmisia de date de mare viteză;
• eficiența globală depinde în mod direct de echipamentul, precum și natura autobuz care face legătura.

Pentru a dezvolta sistemul, pe deplin conforme cu criteriile de mai sus, trebuie să utilizați autobuzul în care interfața serială I2C care urmează să fie utilizat. În ciuda faptului că există o serie de lățime de bandă de autobuz paralel, este nevoie de mai puține conexiuni și chips-uri mai putin de contact. Nu trebuie să uităm faptul că anvelopa include nu numai firele de legătură, dar, de asemenea, o varietate de formate și proceduri necesare pentru a asigura comunicarea în cadrul sistemului.

Dispozitiv de comunicare care utilizează o interfață I2C emulare software-ul sau anvelopa trebuie să aibă un anumit protocol care permite diferite posibilități preîntîmpina coliziune, pierderi sau informații de blocare. În dispozitivele rapide trebuie să fie în măsură să contacteze un proces lent, și, în același timp, sistemul nu ar trebui să depindă de echipamentul conectat, deoarece nu pot fi folosite altfel toate îmbunătățirile și modificările. De asemenea, este necesar să se elaboreze o procedură prin care efectivă a instala, un anumit dispozitiv este în prezent oferă un control de autobuz și la ce oră. În plus, în cazul în care diferitele dispozitive care au diferite frecvențe de ceas, sunt conectate la același autobuz, este necesar să se determine sursa de sincronizare sale. Toate aceste criterii de interfață I2C pentru AVR și orice alte pe această listă corespunzătoare.

Conceptul de bază

autobuz I2C poate sprijini orice tehnologie cip folosit. Interfață I2C LabVIEW și similar, implică utilizarea a două linii pentru transferul de informații - și de sincronizare a datelor. Orice dispozitiv conectat, astfel detectată datorită unei adrese unice, indiferent dacă acesta este un tampon LCD, tastatura microcontroler, memorie sau interfață, și, astfel, poate funcționa ca transmițător sau receptor, în funcție de scopul pentru care în mod specific acest echipament este destinat.

În cele mai multe cazuri, tampon LCD avantajos este un receptor standard de memorie și poate nu numai primi, dar, de asemenea, să transmită diverse date. În plus, procesul de mutare a dispozitivelor de informații pot fi clasificate ca sclav și maestru.

În acest caz, dispozitivul este numit un maestru care inițiază transmisia de date și sunt generate semnale de sincronizare. În acest caz, toate dispozitivele adresabile sunt luate în considerare în legătură cu sclavii săi.

Interfața de comunicare I2C prevede mai multe de conducere, adică, mai mult de un dispozitiv capabil de control al autobuzului este capabil să se conecteze la ea. Capacitatea de a utiliza mai mult de un microcontroler la o anvelopă indică faptul că mai mult de o gazdă poate fi transmis în orice moment dat. Pentru a elimina potențialul haosul care riscă să apară atunci când apare o astfel de situație, am dezvoltat o procedură de arbitraj de specialitate, care utilizează interfața I2C. Extensoare și alte dispozitive asigură conectarea dispozitivelor la magistrala de pe așa-numita regulă de asamblare I.

Generarea semnalului de sincronizare este o datorie de master, și fiecare își generează propriul semnal în timpul transferului de date, și în plus se poate schimba numai în cazul în care acesta „trage“ sclavul lent sau un alt maestru, atunci când are loc o coliziune.

setări generale

Ca SCL, SDA și sunt linii bidirecționale care sunt conectate la o sursă de energie pozitivă prin intermediul rezistor pullup. Atunci când anvelopa este complet gratuit, fiecare linie este într-o poziție înaltă. Etapele de ieșire ale dispozitivelor care sunt conectate la magistrala trebuie să aibă o funcție de golire deschis sau colector deschis, care ar putea fi furnizate prin montarea informațiilor de interfață IM I2C pot fi transmise la o rată de nu mai mult de 400 kbit / s în modul rapid, în timp ce în viteza standard, mai puțin de 100 kbit / s. Numărul total de dispozitive care pot fi conectate simultan la autobuz, depinde numai de un singur parametru. Această capacitate a liniei nu este mai mare de 400 pF.

confirmare

Confirmarea este o procedură obligatorie în transferul de date. Plumb generează un impuls de sincronizare corespunzătoare, în timp ce transmițătorul eliberează linia SDA în acel ceas ca o confirmare. După aceea, receptorul trebuie să se asigure linia SDA de retenție stabilă pentru starea ridicată de ceas stabil în starea de consum redus. În acest caz, este necesar să se ia în considerare de configurare și mențineți.

În cele mai multe cazuri, un receptor adresat avantajos trebuie să genereze în mod necesar o recunosc după fiecare octet primit, iar singura excepție aici sunt doar acele situații în care începutul trimiterii include adresa CBUS.

În cazul în care receptorul secundar nu este posibil să se trimită o confirmare a propriei adrese, este necesar să părăsească linia de date într-o stare de mare, iar apoi facilitatorul va semnala posibilitatea de a emite „stop“, care va întrerupe trimiterea tuturor informațiilor. În cazul în care adresa a fost verificată, dar nu poate fi condus pentru o lungă perioadă de timp mai accepta orice date care au condus, de asemenea, ar trebui să fie întreruptă prin trimiterea. Pentru a face acest lucru, sclavul nu confirmă următorul octet primit și doar părăsește linia de date de mare, astfel încât comandantul generează un semnal de „Stop“.

În cazul în care procedura de expediere, prevăd un master-receptor, în acest caz, el trebuie să notifice la sfârșitul transmisiei de sclavi efectuate, și nu este confirmat de ultimul octet primit. În acest caz, transmițătorul slave eliberează imediat linia de date pentru a conduce poate produce un semnal de „Stop“ sau repeta semnalul din nou „Start“.

Pentru a verifica disponibilitatea echipamentului, puteți încerca să introduceți exemplele standard de schițe pentru interfața Arduino I2C, la fel ca în fotografia de mai sus.

arbitraj

Plumbul poate începe informații de expediere numai după eliberarea completă a anvelopei, dar două sau mai multe de conducere pot petrece generarea semnalului de start la timpul minim de retenție. Acest lucru în cele din urmă duce la un semnal „start“ definit pe autobuz.

Lucrări efectuate pe SDA autobuz arbitraj acele momente până când SCL-autobuz se află în stare de mare. Dacă unul dintre liderii începe să transmită linia de date scăzută, dar celălalt - de mare, atunci acesta din urmă este complet deconectat de la ea, pentru că starea de SDL nu este corespunzătoare de stat mai mare a extensiei sale.

Continuarea arbitrajului poate fi realizată pe mai mulți biți. Datorită faptului că primele adrese sunt transmise și apoi date, arbitraj poate avea o durată până la sfârșitul adresei, și în cazul în care vor fi abordate de către conducerea același dispozitiv, în acest caz, va lua parte și diverse date în arbitraj. Din cauza acestui arbitraj date sistem nu se pierde în cazul oricărei coliziuni.

În cazul în care comandantul pierde arbitraj, caz în care poate emite o SCL impulsuri de sincronizare la octetul final, și pentru care a fost pierdut accesul.