I2C sučelje: opis na ruskom jeziku

U suvremenim kućanskim aparatima, industrijskoj elektronici i raznovrsnoj telekomunikacijskoj opremi, često možete pronaći slična rješenja, iako proizvodi mogu biti gotovo nepovezani. Na primjer, gotovo svaki sustav uključuje sljedeće:

• određeni "pametni" kontrolni čvor, koji je u većini slučajeva mikroprocesor s jednim čipom;
• čvorovi opće namjene, kao što su LCD odbojnici, RAM, I / O portovi, EPROM ili specijalizirani pretvarači podataka;
• specifičnih čvorova, uključujući sheme za digitalno podešavanje i obradu signala za video i radio sustave.

Kako optimizirati njihovu primjenu?

Kako bi se osiguralo najviše učinkovito korištenje tih općih rješenja za dizajnera korist i samih proizvođača, kao i povećati ukupnu razinu izvedbe raznih uređaja i pojednostavljenje kruga čvorova koji se koriste, tvrtka Philips je krenuo u razvoj vrlo dvo`ilni dvosmjerno autobus koji pruža najproduktivniji kontrolu mezhmikroskhemnoe. Ovaj autobus pruža prijenos podataka putem I2C sučelja.

Do danas, raspon ovog proizvođača uključuje više od 150 CMOS, kao i bipolarni uređaji koji su kompatibilni s I2C i dizajnirani za rad u bilo kojoj od navedenih kategorija. Valja napomenuti da je I2C sučelje u početku ugrađeno u sve kompatibilne uređaje, zbog čega mogu bez ikakvih poteškoća ostati u kontaktu s drugima prilikom korištenja posebne sabirnice. Zbog upotrebe takvog rješenja, bilo je moguće riješiti dovoljno velik broj problema povezivanja različitih uređaja, što je tipično za razvoj digitalnih sustava.

Glavne prednosti

Čak i ako kratko pogledaš opis UART sučelja, SPI, I2C, možemo razlikovati sljedeće prednosti potonje:

• Za rad morate samo dvije linije - sinkronizaciju i podatke. Bilo koji uređaj koji se povezuje s takvim autobusom, u budućnosti se može programirati kako bi se riješila potpuno jedinstvena adresa. U svakom trenutku postoji jednostavan odnos koji omogućuje masteru da radi kao glavni odašiljač ili glavni prijemnik.
• Ovaj autobus pruža mogućnost da se više domaćini, pružajući sve potrebne alate za detekciju kolizije i arbitraže, pomaže u sprečavanju korupcije podataka u slučaju da dva ili više od gore počinje istovremeno prenosi podatke. U standardnom načinu prenosi se samo serijski 8-bitni podatak pri brzini od najviše 100 kbit / s, au brzom načinu prag se može povećati četiri puta.
• Čipovi koriste poseban ugrađeni filtar koji učinkovito suzbija bursts i osigurava maksimalnu integritet podataka.
• Maksimalni broj čipova koji se mogu spojiti na jedan autobus ograničen je samo maksimalnim mogućim kapacitetom od 400 pF.

Prednosti za dizajnere

I2C sučelje, kao i svi kompatibilni mikročiji, znatno ubrzavaju razvojni proces, od funkcionalnog dijagrama do konačnog prototipa. Treba napomenuti da zbog mogućnosti spajanja takvih čipova izravno na autobus bez korištenja svih mogućih dodatnih krugova, postoji prostor za daljnju modernizaciju i modifikaciju prototip sustava odspajanjem i povezivanjem različitih uređaja s autobusa.

Postoje mnoge prednosti koje razlikuju I2C sučelje. Opis, osobito, omogućuje vam sljedeće prednosti za dizajnere:

• Blokira funkcionalnu shemu u potpunosti odgovaraju mikrokriznicama, i time osigurava prilično brzu prijelaz s funkcionalnog na fundamentalno.
• Nema potrebe za razvojem sučelja sabirnice jer je autobus već integriran u posebne čipove.
• Integrirani protokoli za prijenos informacija i uređaji za adresiranje omogućuju potpuno programiranje sustava.
• Isti čipovi mogu se koristiti u potpuno drugačijim aplikacijama, ako je potrebno.
• Ukupno vrijeme razvoja značajno je smanjen zbog činjenice da dizajneri mogu vrlo brzo upoznati s najčešće korištenih funkcija blokova, kao i sve vrste čipsa.
• Ako želite, možete dodati ili ukloniti žetone iz sustava, a istodobno nemojte mnogo utjecati na ostalu opremu koja je povezana s istim autobusom.
• Ukupno vrijeme razvoja softvera može se značajno smanjiti zbog činjenice da je ovdje dopuštena knjižnica višekratnih softverskih modula.

Među ostalim, valja istaknuti izuzetno jednostavnu proceduru dijagnoze grešaka i daljnje uklanjanje pogrešaka, što je drugačije I2C sučelje. Opis pokazuje da je, ako je potrebno, bez ikakvih poteškoća, odmah pratiti i manja odstupanja u radu te opreme i prema tome poduzeti odgovarajuće mjere. Također je vrijedno napomenuti da dizajneri dobivaju posebna rješenja koja su posebno atraktivna za razne prijenosne uređaje i sustave koji nude energiju baterije, koristeći I2C sučelje. Opis na ruskom također pokazuje da njegova uporaba omogućava sljedeće važne prednosti:

• Dovoljno visok stupanj otpornosti na bilo kakav nastanak smetnji.
• Izuzetno niska potrošnja energije.
• Široki raspon napajanja.
• Širok raspon temperature.

Prednosti za tehnolozima

Valja napomenuti da su ne samo dizajneri, ali i tehnolozi vrlo često nedavno počeli koristiti specijalizirano I2C sučelje. Opis na ruskom jeziku ukazuje na vrlo širok raspon zasluga koje se pružaju ovoj kategoriji stručnjaka:

• Standardna s dva žičana serijska sabirnica sa sučeljem pomaže kako bi se smanjili vezu između čipova, to jest, oni predstavljaju manje kontakt i zahtijeva manje pjesme, što tiskanih pločica nisu toliko skupi i imaju puno manju veličinu.
• Potpuno integrirano I2C sučelje LCD1602 ili neka druga opcija u potpunosti eliminira potrebu za korištenjem dekodera adrese, kao i druge vanjske fine logike.
• Ona pruža mogućnost korištenja istovremeno nekoliko vodećih na autobus, koji znatno ubrzava testiranje i naknadno podešavanje opreme, budući da je autobus može biti spojen na računalo tekućoj vrpci.
• Dostupnost sučelja kompatibilnih s ovim sučeljem u VSO, SO i specijaliziranom DIL paketu omogućuje znatno smanjenje zahtjeva za veličinom uređaja.

Ovo je samo kratak popis prednosti koje razlikuju I2C sučelje LCD1602 i drugih. Također je kompatibilan čipovi mogu značajno povećati fleksibilnost sustava koji se koristi za pružanje izuzetno jednostavnu konstrukciju različitim opcijama opreme, kao i relativno lako nadogradnju za daljnju podršku na sadašnjoj razini razvoja. Tako je moguće razviti cijelu obitelj različite opreme, koristeći kao osnovu određeni osnovni model.

Daljnja modernizacija opreme i širenje njegovih funkcija može se provesti putem standardnog priključka na autobus koji odgovara čip pomoću 2C sučelja Arduino ili bilo koji drugi od dostupnih zaliha. Ako je potrebno da se dobije veći ROM, u kojem slučaju to će biti dovoljno samo odabrati neki drugi mikrokontroler ima povećanu količinu ROM-u. Od ažurirani čip po potrebi moći u potpunosti zamijeniti stare, možete lako dodati nove značajke na opremu ili povećati svoju ukupnu uspješnost pomoću konvencionalnog odspajanja već zastarjele čipove i dalje ih zamijeniti s novijom opremom.

ACCESS.bus

S obzirom na činjenicu da je guma ima dvije žice prirodu, kao i sposobnost za izradu programa rješavanja ACCESS.bus za jedan od najvažnijih idealna platforme je upravo I2C sučelje. Specifikacija (opis na ruskom prikazan je u članku), ovaj uređaj čini mnogo jeftinije alternative aktivno koristiti stariju RS-232C sučelje za povezivanje raznih perifernih uređaja za računala koja koriste standard koristi četiri-konektor.

Uvod u specifikaciju

Za suvremene 8-bitne upravljačke aplikacije koje koriste mikrokontrolere, moguće je instalirati neke kriterije dizajna:

• Kompletan sustav u većini slučajeva uključuje jedan mikrokontroler i druge periferije, uključujući memoriju i sve vrste I / O portova;
• Ukupni trošak kombiniranja različitih uređaja unutar jednog sustava trebao bi biti umanjen;
• sustav za koji se povjeravaju upravljačke funkcije ne zahtijeva pružanje brzog prijenosa informacija;
• ukupna učinkovitost izravno ovisi o odabranoj opremi, kao io prirodi priključnog sabirnice.

Da biste razvili sustav koji u potpunosti zadovoljava gore navedene kriterije, morate koristiti autobus u kojem će se koristiti I2C serijsko sučelje. Unatoč činjenici da serijska sabirnica nema paralelnu propusnost, potrebno je manje veza, kao i manje kontakata s čipovima. Istovremeno, ne zaboravite da autobus uključuje ne samo povezivanje žica, nego i različite postupke i formate potrebne za komunikaciju unutar sustava.

Uređaji za komunikaciju pomoću emulacije softvera sučelja I2C ili odgovarajuće sabirnice moraju imati specifičan protokol koji može spriječiti različite sudara, gubitak ili blokiranje informacija. Brzi uređaji trebaju biti u stanju komunicirati s sporim sustavima, a sustav ne bi trebao ovisiti o opremi koja je povezana s njim jer inače se sva poboljšanja i izmjene ne mogu koristiti. Također je potrebno razviti postupak kojim se zapravo može odrediti koji uređaj trenutno upravlja autobusom iu kojem trenutku. Osim toga, ako su na istu sabirnicu spojeni različiti uređaji s različitim satnim frekvencijama, morate odrediti izvor njegove sinkronizacije. Svi ovi kriteriji odgovaraju I2C sučelju za AVR i bilo koji drugi s ovog popisa.

Osnovni koncept

I2C bus može podržati bilo koju mikroprocesorsku tehnologiju u upotrebi. Sučelje I2C LabVIEW i slično to uključuje korištenje dvije linije za prijenos podataka - i sinkronizaciju podataka. Bilo koji uređaj povezan na taj način otkrivena zahvaljujući jedinstvenom adresu, bez obzira da li se radi o LCD tampon, mikrokontroler, memoriju ili sučelje tipkovnice, i na taj način može djelovati kao odašiljač ili prijamnik, ovisno o svrsi za koju je posebno ova oprema je namijenjena.

U većini slučajeva, LCD tampon je standardni prijemnik, a memorija ne samo da može primati nego i prenijeti različite podatke. Među ostalim, u procesu premještanja informacija, instrumenti se mogu klasificirati kao robovi i domaćini.

U tom se slučaju master zove uređaj koji pokreće prijenos podataka i generira sinkronizacijske signale. U isto vrijeme, svi uređaji koji se mogu adresirati smatrat će se robovima za njega.

Komunikacijsko sučelje I2C omogućuje prisustvo nekoliko vodećih, tj. Više od jednog uređaja sposobnog za upravljanje sabirnicom, koji se može povezati s njom. Mogućnost korištenja više od jednog mikrokontrolera u jednom autobusu znači da se više od jednog gospodara može poslati u određeno vrijeme. Da bi se uklonio potencijalni kaos, koji bi se mogao pojaviti u takvoj situaciji, razvija se specijalizirani arbitražni postupak koji koristi I2C sučelje. Proširenja i drugi uređaji omogućavaju povezivanje uređaja s autobusom takozvanim pravilom instalacije I.

Generiranje signala vremena je dužnost zapovjednika broda, a svaki stvara svoj signal tijekom prijenosa podataka, i dalje se može promijeniti samo u slučaju da „vuče” sporo rob ili neki drugi majstor kad dođe do sudara.

Opće postavke

Oba SCL i SDA su dvosmjerne linije koje su spojene s pozitivnim izvorom napajanja pomoću otpornika. Kada je guma potpuno slobodna, svaka linija je u visokom položaju. Izlazni stupnjevi uređaje koji su spojeni na sabirnicu mora imati otvoreni odvod ili otvoreni kolektor funkciju koja bi mogla biti pružena kroz montažnu IM I2C informacije sučelja mogu prenositi po stopi od ne više od 400 kbit / s u brzom načinu rada, dok je u standardnoj brzini ne prelazi 100 kbit / s. Ukupan broj uređaja koji se mogu istovremeno povezati s autobusom ovisi samo o jednom parametru. Ovo je kapacitet linije, koji nije veći od 400 pF.

potvrda

Priznanje je obavezan postupak u procesu prijenosa podataka. Master generira odgovarajući impuls sinkronizacije, a odašiljač tijekom SDA linije tijekom tog sata kao potvrdu. Nakon toga, prijemnik mora osigurati stabilno držanje SDA linije tijekom visokog stanja sata u stabilno niskoj razini. U tom slučaju uvijek morate uzeti u obzir vrijeme instalacije i zadržavanja.

U većini slučajeva povoljan obratio prijemnik mora nužno generirati priznati nakon svakog primljenog bajt, a jedina iznimka ovdje su samo one situacije u kojima je početak slanja uključuje adresu CBU.

Ako rob prijemnik nije moguće poslati potvrdu vlastite adrese, potrebno je napustiti liniju podataka u visoko stanje, a zatim facilitator će signalizirati mogućnost izdavanja „stop”, koji će prekinuti slanje svih informacija. Ako je adresa potvrđena, ali rob još više ne može podnijeti podatke, paket mora biti prekinut. Da biste to učinili, podređeni ne priznaje sljedeći primljeni bajt i jednostavno napušta podatkovnu liniju u visokom stanju, uzrokujući da master generira stop signal.

Ako je postupak prosljeđivanja, osigurati master-prijemnika, u ovom slučaju, on mora obavijestiti kraj prijenosa rob provedena, a to ne potvrđuje i posljednji primljeni bajt. U tom slučaju, rob odašiljač odmah otpustite liniju podataka za vođenje može proizvesti signal „Stop” ili ponoviti signal opet na „Start”.

Da biste testirali izvedbu opreme, možete pokušati unijeti standardni primjeri skica za I2C sučelje u Arduinu, kao što je gore navedeno.

arbitraža

Domaćin može početi slati informacije samo nakon potpunog oslobađanja sabirnice, no dva ili više upravljačkih programa mogu generirati početni signal u vrijeme minimalnog zadržavanja. To na kraju dovodi do određenog signala "Start" na autobusu.

Rad arbitraže provodi se na SDA busu u vrijeme kada je SCL autobus u visokoj državi. Ako jedan od mastera počne slati na podatkovnu liniju nisku razinu, a drugi je visok, potonji se potpuno odspoji od nje, jer stanje SDL ne odgovara visokom stanju njegove unutarnje linije.

Arbitraža se može nastaviti za nekoliko bita. S obzirom na činjenicu da su prvi adrese prenose te podatke, arbitraža može imati period do kraja adresu, a ako će biti upućena od strane vodećih isti uređaj, u ovom slučaju, sudjelovat će i raznih podataka u arbitraži. Zbog ove arbitražne sheme, ako dođe do sudara, podaci neće biti izgubljeni.

Ako domaćin gubi arbitražu, onda u tom slučaju može izdati sinhronizacijske impulse u SCL do kraja bajta, tijekom kojeg je pristup izgubljen.