I2C koppelvlak beskrywing in Russies

Die moderne huishoudelike toestelle, industriële elektronika en verskeie telekommunikasie-toerusting kan dikwels soortgelyke oplossings gevind word, maar die produk kan feitlik word met mekaar verbind. Byvoorbeeld, feitlik elke stelsel sluit die volgende in:

• sekere "slim" beheer-eenheid, wat voordelig is in die meeste gevalle verteenwoordig 'n enkelkristal mikrorekenaar;
• algemene doel eenhede soos 'n LCD buffer, geheue, I / O poorte, EEPROM of gespesialiseerde data converters;
• spesifieke komponente, insluitend digitale stroombaan opset en 'n lus vir die video seine en radio.

Hoe om die gebruik daarvan te optimaliseer?

Om die mees doeltreffende gebruik van hierdie algemene oplossings vir die voordeel ontwerpers en produsente hulself te verseker, asook om die algehele vlak van prestasie van verskeie apparate en vereenvoudiging van kring knope gebruik te verhoog, die maatskappy Philips uiteengesit om 'n baie eenvoudige twee-draad tweerigting bus wat die mees produktiewe mezhmikroskhemnoe beheer bied te ontwikkel. Dit bus bied 'n data-oordrag via die I2C koppelvlak.

Tot op datum reeks wat deur die vervaardiger sluit meer as 150 CMOS en bipolêre toestelle wat versoenbaar is met I2C en bedoel is vir die uitvoering van die werk in enige van die vervat kategorieë is. Dit sal opgemerk word dat die I2C koppelvlak aanvanklik gebou in al compatible toestelle, as gevolg van wat hulle kan sonder enige probleme om te kommunikeer met mekaar deur middel van 'n spesiale bus. Deur die toepassing van hierdie ontwerp oplossing blyk te wees 'n hele aantal probleme koppel die verskillende toerusting wat nogal kenmerkend van die omvang van die ontwikkeling van digitale stelsels op te los.

Die belangrikste voordele

Selfs as jy kyk na 'n kort beskrywing van die UART, SPI, I2C, kan jy die volgende voordele van laasgenoemde na vore te bring:

• Vir werk wat jy nodig het net twee lyne - sinchronisasie en data. Enige toestel wat gekoppel is aan 'n bus, kan gevolglik word deur die sagteware heeltemal uniek adres. Te eniger tyd, daar is 'n eenvoudige verhouding, wat die voorste funksie as die meester-meester sender of ontvanger kan.
• Dit bus verskaf die vermoë om verskeie gashere, die verskaffing van al die nodige gereedskap vir botsing opsporing en arbitrasie het, help voorkom data korrupsie in die geval dat twee of meer van die top begin om gelyktydig inligting oordra. In standaard mode bied net opeenvolgende agt-bit data-oordrag teen 'n koers van nie meer as 100 kbit / s, en in die vinnig af, kan die drumpel verhoog word tot vier keer.
• Die skyfies gebruik 'n spesiale ingeboude filter wat effektief onderdruk spykers en verseker integriteit maksimum data.
• Die maksimum moontlik nommer van skyfies wat gekoppel kan word aan 'n bus, word slegs deur die maksimum moontlike kapasiteit van 400 pF.

Voordele vir ontwerpers

I2C koppelvlak, sowel as al versoenbaar chips kan aansienlik bespoedig die ontwikkelingsproses van die funksionele kring om sy finale prototipe. Dit sal opgemerk word dat as gevolg van die moontlikheid van so 'n chip direk aan te sluit op die bus sonder die gebruik van alle vorme van bykomende circuit verskaf ruimte vir verdere opgradering en die wysiging van 'n prototipe stelsel deur ontkoppel en die koppeling van die verskillende toestelle uit die bus.

Daar is baie van die voordele wat die I2C koppelvlak stel. Die beskrywing, in die besonder, kan jy die volgende voordele toesien ontwerpers:

• Blokke in die funksionele diagram ten volle ooreenstem met skyfies, en verseker sodoende 'n voldoende vinnige oorgang van 'n funksionele beginsel.
• Daar is geen rede om bus koppelvlakke te ontwikkel, omdat die band aanvanklik geïntegreer in 'n spesiale chip.
• Geïntegreerde kommunikasie en die aanspreek van protokolle van toestelle toelaat dat die stelsel moet ten volle sagteware gedefinieer.
• Dieselfde tipes chips kan nodig word as in heeltemal verskillende programme.
• Die totale ontwikkeling tyd is aansienlik verminder as gevolg van die feit dat ontwerpers redelik vinnig vertroud is met die mees gebruikte funksie blokke, sowel as alle vorme van skyfies kan word.
• As jy wil, kan jy voeg of skyfies te verwyder uit die stelsel, en dit het nie veel impak op ander toerusting gekoppel aan dieselfde bus.
• Die totale ontwikkeling van sagteware tyd kan aansienlik verminder word as gevolg van die feit dat daar toegelaat word om 'n biblioteek van herbruikbare sagteware modules gebruik.

Daarbenewens is dit opmerklik 'n uiters eenvoudige diagnostiese prosedure vir enige foute en verder ontfouting, wat anders is I2C koppelvlak. Beskrywing sê dat, indien nodig, jy kan sonder enige probleme onmiddellik selfs geringe afwykings op te spoor in die bedryf van sodanige toerusting en gevolglik neem die gepaste maatreëls. Ook opmerklik is dat die ontwerpers spesiale oplossings, wat, in die besonder, is baie aantreklik vir 'n verskeidenheid van draagbare toerusting en stelsels wat battery-aangedrewe voorsien verskaf, met behulp van die I2C koppelvlak. in Russies Die beskrywing wys ook daarop dat die toepassing daarvan maak voorsiening vir die volgende belangrike voordele:

• Voldoende hoë weerstand teen enige versteuring voorkom.
• Uiters lae kragverbruik.
• Wye toevoerspanning reeks.
• 'N Wye temperatuur bereik.

Voordele vir tegnoloë

Dit is opmerklik dat nie net ontwerpers, maar ook die tegnologie is dikwels baie onlangs begin om 'n toegewyde I2C koppelvlak om te gebruik. Russiese beskrywing dui op 'n redelik wye verskeidenheid van voordele, wat in hierdie kategorie van professionele word voorsien:

• Standard twee-draad seriële bus met koppelvlak help om die verband tussen skyfies te verminder, dit is, hulle minder kontak te bied en vereis minder spore, maak printed circuit boards is nie so duur en het 'n veel kleiner grootte.
• Ten volle geïntegreerde I2C koppelvlak LCD1602 of 'n ander opsie skakel die behoefte om die adres dekodeerder, asook ander eksterne vlak logika te gebruik.
• Dit bied die vermoë om gelyktydig verskeie toonaangewende gebruik op 'n bus, wat aansienlik versnel toetsing en daaropvolgende aanpassing van die toerusting, sedert die bus gekoppel kan word aan 'n rekenaar vergadering reël.
• Beskikbaarheid versoenbaar is met dié skyfies in koppelvlak VSO, so en gespesialiseerde DIL-pakket kan aansienlik verminder die vereistes van die grootte toestel.

Dit is net 'n kort lys van voordele wat verskillende I2C koppelvlak LCD1602 en ander. Ook versoenbaar chips kan aansienlik verhoog die buigsaamheid van die gebruik om 'n baie eenvoudige konstruksie van verskeie opsies toerusting, sowel as 'n relatief maklike opgradering vir verdere ondersteuning aan die huidige vlak van ontwikkeling te voorsien stelsel. Dus, is dit moontlik om 'n hele familie van verskillende toerusting te ontwikkel, met behulp van 'n basis 'n sekere basis model.

Verdere modernisering van die toerusting en die uitbreiding van sy werksaamhede kan uit via 'n standaard verbinding met die bus wat ooreenstem met die chip met behulp van die 2C koppelvlak Arduino of enige ander van die beskikbare voorraad word. Indien nodig om 'n groter ROM verkry, in welke geval dit voldoende net na 'n ander mikrobeheerder met 'n verhoogde bedrag van ROM kies sal wees. Sedert die nuwe chip indien nodig kan heeltemal vervang die oues, kan jy maklik nuwe funksies by te voeg aan toerusting of om sy algehele prestasie te verhoog deur 'n konvensionele afskakel deur reeds verouderde chips en verder te vervang met nuwe toerusting.

ACCESS.bus

As gevolg van die feit dat die band het 'n twee-draad aard van, en die vermoë om die program te spreek ACCESS.bus vir een van die mees ideale platforms is juis I2C koppelvlak. Spesifikasie (beskrywing in Russies word in die artikel), hierdie toestel maak dit 'n baie goedkoper alternatief vir aktief gebruik vroeër RS-232C koppelvlak vir die koppeling van verskeie randapparatuur tot rekenaars met behulp van 'n standaard gebruik 'n vier-aansluiting.

Inleiding tot die spesifikasie

Vir gevorderde programme 8-bit beheer, wat mikrobeheerders gebruik, verskaf die vermoë om verskeie ontwerp kriteria te installeer:

• volledige stelsel in die meeste gevalle voordelig sluit 'n mikrobeheerder en ander randapparatuur, insluitend die geheue en verskeie toevoer / afvoer poorte;
• die totale koste van die kombinasie van die verskillende toestelle moet uiters minimum beperk word binne 'n enkele stelsel;
• 'n stelsel wat belas is met die beheer funksies, maak nie voorsiening vir die behoefte om 'n hoë-spoed data-oordrag te verskaf;
• algehele doeltreffendheid direk afhanklik van die toerusting, sowel as die aard van die koppeling van die bus.

Om die stelsel, ten volle in ooreenstemming met die bogenoemde kriteria te ontwikkel, moet jy die bus waarin die I2C seriële koppelvlak te gebruik gebruik. Ten spyte van die feit dat daar 'n reeks bus bandwydte parallel, dit verg minder verbindings en minder kontak skyfies. Ons moet nie vergeet van die feit dat die band sluit nie net die verbindingsdrade, maar ook 'n verskeidenheid van formate en prosedures wat nodig is om kommunikasie binne die stelsel te verseker.

Toestel vir kommunikasie wat 'n sagteware nydigheid I2C koppelvlak of die band te gebruik moet 'n spesifieke protokol waarmee verskillende moontlikhede vooruit te loop botsing, verlies of blokkeer inligting. In die vinnige toestelle moet in staat wees om ons te kontak 'n stadige, en op dieselfde tyd die stelsel moet nie afhang van die gekoppelde toerusting, soos anders al verbeteringe en wysigings voor nie gebruik kan word. Dit is ook nodig om 'n prosedure waarvolgens die werklike installeer, 'n spesifieke toestel is tans bied beheer bus en hoe laat ontwikkel. Verder, as die verskillende toestelle met verskillende klokfrekwensie, is gekoppel aan dieselfde bus, is dit nodig om die bron van sy sinchronisasie bepaal. Al hierdie kriteria ooreenstemmende I2C koppelvlak vir AVR en enige ander op die lys.

Die basiese konsep

I2C bus kan enige chip tegnologie wat gebruik word ondersteun. Koppelvlak I2C LabVIEW en soortgelyke dit behels die gebruik van twee lyne vir die oordrag van inligting - en data sinchronisasie. Enige toestel dus verbind opgespoor weens 'n unieke adres, ongeag of dit 'n LCD buffer, die mikrobeheerder, geheue of koppelvlak sleutelbord, en dus kan funksioneer as sender of ontvanger, afhangende van die doel waarvoor spesifiek hierdie toerusting is bedoel.

In die meeste gevalle voordelig LCD buffer is 'n standaard ontvanger, en geheue kan nie net te ontvang nie, maar ook verskeie data oordra. Daarbenewens kan die proses van die verskuiwing van inligting toestelle word geklassifiseer as slaaf en meester.

In hierdie geval, is die toestel 'n meester wat die data-oordrag inisieer en sinchronisasie seine gegenereer word genoem. In hierdie geval, sal enige aanspreekbaar toestelle in ag geneem word met betrekking tot sy slawe.

I2C kommunikasie koppelvlak maak voorsiening vir verskeie toonaangewende, dit wil sê, meer as een toestel in staat beheer oor die bus is in staat om aan te sluit om dit te. Die vermoë om meer as een mikrobeheerder gebruik om 'n band dui daarop dat meer as een gasheer kan stuur op enige gegewe tyd. Om die potensiaal chaos wat risiko's voorkom wanneer so 'n situasie ontstaan uit te skakel, het ons ontwikkel 'n gespesialiseerde arbitrasie proses wat die I2C koppelvlak gebruik. Expanders en ander toestelle voorsiening te maak vir die aansluiting van toestelle aan die bus aan die sogenaamde reël van vergadering I.

Geslag van die tydsberekening sein is 'n plig van die meester, en elkeen genereer sy eie sein tydens die data-oordrag, en verder is dit kan net in die geval dat dit "trek" die stadige slaaf of 'n ander meester wanneer 'n botsing plaasvind verander.

algemene instellings

As SCL, SDA en is tweerigting lyne wat met mekaar verbind om 'n positiewe kragbron deur middel van pullup weerstand. Wanneer die band is heeltemal gratis, elke lyn is in 'n hoë posisie. Die uitset stadiums van toestelle wat verbind is tot die bus moet 'n oop-drein of oop-versamelaar funksie wat kan voorsien word deur die toenemende IM I2C koppelvlak inligting kan teen 'n koers van nie meer as 400 kbit / s in die vinnig af oorgedra het, terwyl in die standaard spoed minder as 100 kbit / s. Die totale aantal toestelle wat gelyktydig kan gekoppel word aan die bus, hang net op een parameter. Hierdie kapasiteit van die lyn is nie meer as 400 pF.

bevestiging

Bevestiging is 'n verpligte prosedure in die data-oordrag. Lood genereer 'n ooreenstemmende sinchronisasie pols, terwyl die sender stel die SDA lyn gedurende daardie horlosie as bevestiging. Daarna moet die ontvanger te verseker stabiele behoud SDA lyn vir die hoë klok staat stabiel in die lae stand. In hierdie geval, is dit nodig om in ag te neem die opstel en hou.

In die meeste gevalle moet voordelig aangespreek ontvanger noodwendig genereer 'n erkenning ná elke ontvang byte, en die enigste uitsondering hier is net daardie situasies waar die begin van die stuur sluit adres CBUS.

As die slaaf ontvanger is nie moontlik om 'n bevestiging van sy eie adres te stuur, is dit nodig om die data lyn in 'n hoë stand te verlaat, en dan sal die fasiliteerder die moontlikheid van die uitreiking van "stop", wat sal onderbreek die stuur van alle inligting sein. As die adres nagegaan, maar dit kan nie vir 'n lang tyd gedryf enige data wat lei moet ook onderbreek deur die stuur aanvaar langer. Om dit te doen, het die slaaf nie bevestig die volgende ontvang byte en net laat die data lyn HIGH, sodat die meester genereer 'n sein "Stop".

As die ekspedisie prosedure, voorsiening te maak vir 'n meester-ontvanger, in hierdie geval, hy moet die einde van die slaaf oordrag gedoen in kennis stel, en dit is nie bevestig deur die laaste ontvang byte. In hierdie geval, die slaaf sender onmiddellik die data lyn te lei kan 'n sein van die sein weer te produseer "Stop" of herhaal die "Start" vry te stel.

Om die beskikbaarheid van die toerusting te gaan, kan jy probeer om die standaard voorbeelde van sketse te skryf vir die Arduino I2C koppelvlak, as in die foto hierbo.

arbitrasie

Lood kan stuur inligting begin eers nadat die volledige bevryding van die band, maar twee of meer leidende kan die geslag van die begin sein spandeer by die minimum retensietyd. Dit lei uiteindelik tot 'n definitiewe teken "begin" op die bus.

Werk uitgevoer op die arbitrasie bus SDA daardie oomblikke totdat SCL-bus is in die hoë stand. As een van die voorste begin om die data lyn lae oordra, maar die ander - 'n hoë, dan is die laasgenoemde is heeltemal ontkoppel van dit, want die toestand van SDL is nie geskik hoër staat van sy uitbreiding.

Voortsetting van die arbitrasie uitgevoer kan word op verskeie stukkies. As gevolg van die feit dat die eerste adresse oorgedra en dan data, kan arbitrasie 'n duur tot aan die einde van die adres het, en as dit deur vooraanstaande dieselfde toestel sal aangespreek word, in hierdie geval, sal deel en verskeie data neem in die arbitrasie. As gevolg van hierdie arbitrasie skema data is nie verlore in die geval van enige botsing.

As die meester arbitrasie verloor, in welke geval dit dalk 'n sinchronisasie polse SCL tot die einde toe byte te reik, en waarvoor toegang het verlore gegaan.