Rusça I2C arayüzü açıklaması

Modern elektronik ev aletleri, endüstriyel elektronik ve çeşitli telekomünikasyon ekipmanlarında, benzer çözümleri kolayca karşılayabilirsiniz, ancak ürünler neredeyse hiç ilgisizdir. Örneğin, hemen hemen her sistem aşağıdakileri içerir:

• Çoğu durumda tek yongalı bir mikrobilgisayar olan belli bir "akıllı" kontrol düğümü;
• Tamponlar LCD, RAM, G / Ç bağlantı noktaları, EEPROM veya özel veri dönüştürücüleri gibi genel amaçlı düğümler;
• Dijital ayarlama ve video ve radyo sistemleri için sinyal işleme şemaları da dahil olmak üzere özel düğümler.

Uygulamalarını nasıl optimize edebilirim?

Tasarımcılar ve imalatçıların kendileri için bu tür ortak çözümlerin kullanımını en üst düzeye çıkarmak ve çeşitli ekipmanların genel performansını artırmak ve kullanılan devreyi basitleştirmek için Philips, kendisinin en üretken mikro-devre kontrolü sağlayan son derece basit iki telli iki yönlü bir veri yolu geliştirmeyi hedeflemiştir. Bu veri yolu I2C arabirimi üzerinden veri aktarımı sağlar.

Bugüne kadar, bu üreticinin menzilinde I2C ile uyumlu ve listelenen kategorilerin herhangi birinde çalışacak şekilde tasarlanmış 150'den fazla CMOS ve bipolar cihazlar bulunmaktadır. I2C arayüzü başlangıçta tüm uyumlu cihazlara dahili olarak yerleştirildiğinden, özel bir veri yolu kullanırken herhangi bir zorluk olmadan birbirleriyle temas kurabildikleri için belirtilmelidir. Böyle bir tasarım çözümünün kullanılması nedeniyle, dijital sistemlerin geliştirilmesi için oldukça tipik olan, çeşitli ekipmanların yeterince çok sayıda bağlantı problemini çözmek mümkün olmuştur.

Ana avantajları

UART, SPI, I2C arabirimlerinin açıklamasına kısaca göz atsanız bile, ikinci arayüzün aşağıdaki avantajlarını birbirinden ayırt edebilirsiniz:

• Çalışmak için yalnızca iki satır gerekir - senkronizasyon ve veri. Böyle bir veriyoluya bağlanan herhangi bir cihaz, gelecekte tamamen benzersiz bir adrese adres verecek şekilde programlanabilir. Herhangi bir zamanda, ana cihazın ana verici veya ana alıcı olarak çalışmasına izin veren basit bir ilişki vardır.
• Bu veri yolu, iki veya daha fazla liderin aynı anda bilgi aktarmaya başlamasında veri bozulmasını önlemeye olanak tanıyan, çarpışmaları belirlemek için gerekli tüm araçları sağlayan aynı zamanda birçok liderin olmasını sağlar. Standart modda yalnızca sekiz bitlik seri veri 100 kbit / s'den daha yüksek bir hızda iletilir ve hızlı modda bu eşik dört misli artırılabilir.
• Cipslerde, etkili bir şekilde patlamaları bastıran ve maksimum veri bütünlüğü sağlayan özel bir yerleşik filtre kullanılır.
• Bir veriyoluya bağlanabilecek mümkün olan az sayıda fiş, yalnızca maksimum 400 pF kapasitesi ile sınırlandırılmıştır.

Tasarımcılar için avantajlar

I2C arabirimi ve tüm uyumlu mikro devreler işlevsel diyagramdan son prototipine kadar geliştirme sürecini önemli ölçüde hızlandırır. Mümkün tüm ilave devrelerin kullanılmaması ile bu tür mikro devrelerin direk olarak otobüse bağlanması olasılığı nedeniyle, prototip sisteminin bus üzerinden çeşitli cihazların ayrılması ve bağlanması yoluyla daha modern hale getirilmesi ve değiştirilmesi için bir olanak bulunmaktadır.

I2C arayüzünü ayıran birçok avantaj var. Tanım, özellikle, tasarımcılar için aşağıdaki avantajları görmenizi sağlar:

• Fonksiyon şemasındaki bloklar tam olarak mikro devrelere karşılık gelir ve aynı zamanda işlevsel olandan asıl olarak hızlı bir geçiş sağlanır.
• Otobüs ara yüzlerini geliştirmeye gerek yoktur çünkü otobüs zaten özel yongalara entegre edilmiştir.
• Bilgi aktarımı ve adresleme cihazları için entegre protokoller, sistemin tamamen programlanabilir olmasını sağlar.
• Aynı tip cips, gerekirse tamamen farklı uygulamalarda kullanılabilir.
• Tasarımcıların en sık kullanılan işlevsel blokların yanı sıra her türlü mikro devre hakkında bilgi alabilmeleri sayesinde toplam geliştirme süresi önemli ölüde azalır.
• İsterseniz, sistem yongalarına ekleyebilir veya çıkarabilirsiniz ve bir veriyoluya bağlı diğer ekipman üzerinde fazla etki yapmazken.
• Toplam yazılım geliştirme süresi, yeniden kullanılabilir yazılım modüllerinin kütüphanesini kullanmasına izin verildiğinden önemli ölçüde azaltılabilir.

Diğer şeylerin yanı sıra, hataları teşhis etmek için son derece basit prosedürü ve I2C arayüzünü değiştiren daha fazla hata ayıklamayı da belirtmek gerekir. Tarifname, eğer gerekliyse, böyle ekipmanların çalıştırılmasındaki küçük sapmaları bile anında izleyebilir ve herhangi bir zorluk çekmeden buna uygun önlemleri alabilirsin. Ayrıca, tasarımcıların özellikle I2C arayüzünü kullanarak çeşitli taşınabilir ekipman ve pil gücü sağlayan sistemler için oldukça cazip olan özel çözümler aldığını belirtmek gerekir. Rusça'daki açıklama, kullanımının aşağıdaki önemli avantajları sağlamayı mümkün kıldığını da gösterir:

• Oluşan parazitlere yeterince yüksek bir direnç.
• Son derece düşük enerji tüketimi.
• En geniş besleme gerilimi aralığı.
• Geniş sıcaklık aralığı.

Teknologlar için avantajlar

Unutulmamalıdır ki sadece tasarımcılar değil, aynı zamanda teknologlar son zamanlarda uzmanlaşmış bir I2C arabirimi kullanmaya başlamışlardır. Rusça olarak yapılan açıklamalar, bu uzman kategorisine verilen oldukça geniş bir avantaj yelpazesini belirtir:

• Bu arayüze sahip standart bir iki kablolu seri veri yolu, mikro devre arasındaki bağlantıları en aza indirir; diğer bir deyişle, daha az kişi ve daha az parça var; böylece, baskılı devre kartları daha az pahalı ve çok daha küçük boyutlara sahip oluyor.
• Tamamen entegre I2C arabirimi LCD1602 veya başka bir seçenek, adres kod çözücülerinin yanı sıra diğer harici küçük mantıklara duyulan gereksinimi tamamen ortadan kaldırır.
• Bu tür bir veriyolu üzerinde eşzamanlı olarak birden çok konutun kullanılması, böylece ekipmanın test edilmesi ve müteakip konfigürasyonunu önemli ölçüde hızlandırması öngörülmüştür, çünkü otobüs montaj hattının bilgisayarına bağlanabilir.
• VSO, SO ve uzmanlaşmış DIL paketi ile bu arabirimle uyumlu arayüzlerin bulunması, cihazın boyut gereksinimlerini önemli ölçüde düşürür.

Bu, LCD1602'nin ve diğerlerinin I2C arayüzünü ayıran avantajların kısa bir listesidir. Buna ek olarak, uyumlu yongalar, kullanılan sistemin esnekliğini önemli ölçüde artırarak, çeşitli ekipman seçeneklerinin son derece basit tasarımını ve modern seviyede gelişmeyi desteklemek için nispeten kolay yükseltmeleri sağlar. Böylece, belli bir temel modeli temel alarak, farklı bir ekipman ailesi geliştirmek mümkündür.

Arduino 2C arabirimi veya başka bir mevcut listeyi kullanarak, ilgili ekipmanın yükseltilmesi ve işlevlerinin genişletilmesi, ilgili çipin veri yoluna standart bir bağlantı yoluyla gerçekleştirilebilir. Eğer daha büyük bir ROM gerekiyorsa, bu durumda ROM kapasitesinde bir başka mikro denetleyici seçmek yeterlidir. Güncellenmiş fişler, gerekirse, eski fişleri tamamen yenileriyle değiştirebileceğinden, ekipmana yeni özellikler ekleyebilir veya eski özellikteki cipslerin olağan bağlantısını keserek ve daha sonraki donanımlarla daha da yenilerini yerleştirerek genel performansını artırabilir.

ACCESS.bus

Otobüsün iki telli bir yapıya sahip olması ve ayrıca program adresleme imkânı olması nedeniyle ACCESS.bus için en ideal platformlardan biri I2C arabirimidir. Bu cihazın spesifikasyonu (makalede Rusça olarak verilmektedir), çeşitli çevre birimlerini bilgisayarlara standart bir dört pinli konektör kullanarak bağlamak için aktif olarak kullanılan RS-232C arabirimine çok daha ucuz bir alternatif oluşturmaktadır.

Spesifikasyona giriş

Mikrodenetleyici kullanan modern 8-bit kontrol uygulamaları için bazı tasarım kriterleri ayarlamak mümkündür:

• Çoğu vakada komple sistem, bir mikro denetleyici ve bellek ve her türlü I / O bağlantı noktası da dahil olmak üzere diğer çevresel aygıtları içerir;
• Farklı cihazları bir sistem içinde birleştirmenin toplam maliyeti en aza indirilmelidir;
• Yönetim fonksiyonları ile emanet edilen sistem, yüksek hızlı bilgi aktarımının sağlanmasını gerektirmez;
• Genel verimlilik, doğrudan seçilen ekipmana ve bağlanan veriyolunun niteliğine bağlıdır.

Yukarıdaki ölçütleri tam olarak karşılayan bir sistem geliştirmek için seri I2C arabiriminin kullanılacağı bir veri yolu kullanmanız gerekir. Seri veriyolu paralel bant genişliği içermiyor olmasına rağmen, daha az bağlantıya ve daha az yonga bağlantısına ihtiyaç duyuyor. Aynı zamanda, otobüsün yalnızca bağlantı tellerini değil, aynı zamanda sistem içerisinde iletişim sağlamak için gerekli çeşitli prosedürleri ve biçimleri de içerdiğini unutmayın.

I2C yazılım öykünmesi veya karşılık gelen bir veri yolu kullanan iletişim aygıtları, çeşitli çarpışmayı, kaybolmayı veya bilgi engellemeyi engelleyebilecek belirli bir protokole sahip olmalıdır. Hızlı cihazlar yavaş cihazlarla iletişim kurabilmeli ve sistemin bağlı olduğu ekipmana bağımlı olmamalıdır, aksi takdirde tüm iyileştirmeler ve modifikasyonlar kullanılamıyor. Hangi cihazın şu anda otobüsü kontrol ettiğini ve ne zaman hangi noktada olduğunu belirlemek için bir prosedür geliştirmek gereklidir. Buna ek olarak, farklı saat frekanslarına sahip farklı aygıtlar aynı veriyolara bağlıysa, senkronizasyon kaynağını belirlemelisiniz. Bu ölçütlerin hepsi, AVR için I2C arabirimi ve bu listeden başka herhangi biriyle karşılık gelir.

Temel kavram

I2C veri yolu, kullanılan tüm çip teknolojilerini destekleyebilir. I2C LabVIEW ve diğerlerine benzer arayüz, bilgi aktarımı için iki satırın kullanımını sağlar - veri ve senkronizasyon. Bu şekilde bağlanan herhangi bir cihaz, bir LCD arabelleği, mikro denetleyici, bellek veya klavye arabirimi olsun veya olmasın benzersiz bir adres tarafından tanınır ve hangi amaca bağlı olarak bir alıcı veya verici olarak görev yapabilir Bu ekipman amaçlanmıştır.

Çoğu durumda LCD tampon standart bir alıcıdır ve bellek sadece çeşitli verilerin alınmasıyla kalmaz aynı zamanda çeşitli veriler de iletebilir. Diğer şeyler yanında, bilgi taşıma sürecinde araçlar köleler ve ana bilgisayarlar olarak sınıflandırılabilir.

Bu durumda, ana cihaza veri aktarımı başlatan ve aynı zamanda senkronizasyon sinyalleri üreten cihaz adı verilir. Aynı zamanda, adresli herhangi bir cihaza köl olarak addedilecektir.

I2C iletişim arabirimi, önde gelen birkaç, yani, veriyolu yönetebilen birden fazla cihazın varlığını sağlar, ona bağlanabilir. Bir veriyolda birden fazla mikro denetleyici kullanma olasılığı, belirli bir noktada birden fazla ana gönderilebileceğini gösterir. Böyle bir durumda ortaya çıkma ihtimali olan olası kaosu ortadan kaldırmak için, I2C arayüzünü kullanan özel bir tahkim prosedürü geliştirildi. Genişleticiler ve diğer cihazlar, cihazları, kurulum kuralı olarak adlandırılan otoriteye bağlamak için kullanılır.

Saat sinyalinin üretilmesi, ana cihazın sorumluluğundadır ve her biri veri aktarımı sırasında kendi sinyalini üretir ve gelecekte, ancak bir çarpışma durumunda yavaş kölen cihaz veya diğer ana cihaz tarafından çekilirse değiştirilebilir.

Genel Ayarlar

SCL ve SDA, bir pull-up direnci kullanarak pozitif güç kaynağına bağlanan çift yönlü hatlardır. Lastik tamamen boşaldığında, her hat yüksek bir konumdadır. Veri yoluna bağlanan aygıtların çıkış aşamaları, açıklama-drenaj veya açık kolektör olmalıdır, böylece düzenleme işlevi sağlanabilir I2C arabirimi yoluyla bilgi hızlı modda 400 kbit / s'den daha yüksek bir hızda iletilebilirken standart hız 100 kbit / s'yi aşmaz. Aynı anda veriyoluya bağlanabilen toplam cihaz sayısı yalnızca bir parametreye bağlıdır. Bu hattın kapasitesi 400 pF'den fazla değildir.

onay

Bilgi transferi işleminde onay, zorunlu bir prosedürdür. Master, karşılık gelen bir senkronizasyon darbesi üretirken, verici bu saatte SDA hattını onay olarak serbest bırakır. Bundan sonra alıcı, kararlı bir şekilde düşük seviyedeki senkron darbenin yüksek bir durumunda SDA hattının istikrarlı bir şekilde tutulmasını sağlamalıdır. Bu durumda, kurulum ve saklama süresini her zaman dikkate almalısınız.

Olguların çoğunluğunda, adreslenen alıcı, alınan her bayttan sonra mutlaka bir onay üretmelidir ve burada tek istisna, paketin başlamasının CBUS adresini içerdiği durumlardır.

Köle alıcı kendi adresinin onayını gönderme yeteneğine sahip değilse, veri hattını yüksek bir seviyede bırakmak gerekir ve bundan sonra ana tüm bilgilerin gönderilmesini durduracak bir "Dur" sinyali yayınlayabilir. Adres doğrulandıysa, ancak köle uzun süre daha fazla veri alamazsa, parsel de kesilmelidir. Bunu yapmak için, köle bir sonraki alınan baytı kabul etmez ve basitçe veri satırını yüksek durumda bırakır, böylece ana makinenin bir Dur sinyali üretmesine neden olur.

Aktarma prosedüründe bir ana alıcı verilirse bu durumda ileticinin iletim bittiğini köle'ye bildirmesi gerekir ve bu, alınan son baytın onaylanmamasıyla yapılır. Bu durumda, slave-verici, veri hattını hemen bırakarak master "Dur" sinyali verebilir veya "Başlat" sinyalini tekrarlayabilir.

ekipmanın durumunu kontrol etmek için, yukarıdaki fotoğrafta olduğu gibi, Arduino I2C arabirimi için eskiz standart örnekleri girmeye deneyebilirsiniz.

tahkim

Kurşun sadece lastiğin tam kurtuluşu sonra yönlendirme bilgileri başlayabilir, ancak iki veya daha fazla lider asgari tutma anda başlangıç sinyalinin nesil geçirebilirsiniz. Bu sonuçta otobüse kesin sinyal "baştan" yol açar.

SCL-Bus yüksek durumda olduğu kadar Çalışma tahkim yolu SDA o anları gerçekleştirdi. önde gelen düşük veri hattı iletimi başlar, ancak diğer ise - SDL devlet onun uzantısının yüksek uygun eyalet olmadığı için yüksek, daha sonra ikinci, ondan tamamen kesildi.

tahkim devam birkaç bit ile gerçekleştirilebilir. Nedeniyle ilk adresler sonra verileri iletilen ve gerçeğine, tahkim adresinin sonuna kadar bir süreye sahip olabilir ve bu aynı cihazı lider tarafından ele alınacaktır eğer, bu durumda, tahkim yer ve çeşitli verileri alacaktır. Bu nedenle tahkim şeması verileri herhangi çarpışma anında kaybolmaz.

usta tahkim kaybederse, bu durumda o uç bayt bir senkronizasyon darbeleri SCL verebilir ve bunun için kesildi erişin.