I2C-ynterface: in beskriuwing yn it Russysk

De moderne huishoudelijke apparaten, yndustriële elektroanika en ferskate Telecommunication apparatuer kin fûn wurde hiel faak ferlykbere oplossings, mar it produkt kin hast ferbûn mei elkoar. Bygelyks, hast elke systeem befettet it folgjende:

• bepaalde "smart" kontrôle ienheid, dat is foardielich yn de measte gefallen foarmet ien kristal microcomputer;
• algemiene doel ienheden lykas in LCD buffer, RAM, I / O havens, EEPROM of spesjalisearre gegevens converters;
• spesifike ûnderdielen, ynklusyf digitale circuit konfiguraasje en wat lekkers foar de fideo sinjalen en radio.

Hoe te optimalisearjen harren brûken?

Te garandearjen de meast effisjint gebrûk fan dizze algemiene oplossings foar it nut foarmjouwers en produsinten sels, en ek foar it fergrutsjen fan de totale nivo fan prestaasjes fan ferskate apparatuer en ferienfâldiging fan sirkwy knopen brûkt, it bedriuw Philips set út te ûntwikkeljen in hiel ienfâldige twa-wire Bidireksjoneel bus dat jout de meast produktive mezhmikroskhemnoe kontrôle. Dizze bus jout in gegevens oerdracht fia de I2C ynterface.

To date berik oantsjutte troch de fabrikant omfiemet mear as 150 cmos en Kalman enkelit apparaten dy't ferienichber binne mei I2C en bedoeld foar it fieren fan wurk yn ien fan 'e enumerated kategoryen. Dêrby moat opmurken wurde dat it I2C ynterface wurdt ynearsten boud yn alle kompatibele apparaten, fanwege dêr't se kinne sûnder swierrichheden om te kommunisearjen mei elkoar mei help fan in spesjale bus. Troch it tapassen fan dit ûntwerp oplossing hat blykte te lossen in flink oantal problemen pairing de ferskate apparatuer dat is hiel karakteristyk is foar it berik fan 'e ûntwikkeling fan digitale systemen.

De wichtichste foardielen

Ek as jo sjogge nei in koarte beskriuwing fan 'e UART, SPI, I2C, kinne jo markearje de folgjende foardielen fan dat lêste:

• Foar it wurk jo nedich hawwe mar twa rigels - syngronisaasje en gegevens. Eltse apparaat dat is ferbûn mei in bus, kinne dêrnei oansprutsen wurde troch de software hielendal unyk adres. Op elts momint, is der in simpele relaasje, dy't mooglik makket de liedende funksje as de master-master Sender of ûntfanger.
• Dizze bus jout de mooglikheid te hawwen meardere Almachtich, it bieden fan alle nedige ark foar botsing opspoaren en arbitraazje, helpt foarkomme gegevens korrupsje yn it gefal dat twa of mear fan de top begjint om tagelyk zenden ynformaasje. Yn standert modus jout allinne sekwinsjele acht-bit Datenübertragung mei in rinte fan net mear as 100 kbit / s, en yn 'e flugge modus, de drompel kin ferhege oant fjouwer kear.
• De chips brûke in spesjale ynboude filter dat effektyf Onderdrukt ieren en soarget foar maksimale gegevens yntegriteit.
• It maksimum mooglike oantal chips dat kin wurde ferbûn oan ien bus wurdt beheind allinne troch syn heechst mooglike kapasiteit fan 400 pF.

Foardielen foar ûntwerpers

I2C interface, en ek alle kompatibele chips kinne gâns rapper de ûntwikkeling proses, út 'e funksjonele omgong oer syn úteinlike prototype. Dêrby moat betocht wurde dat as gefolch fan de mooglikheid fan sokke chips ferbining direkt nei de bus sûnder gebrûk meitsjend fan alle soarten fan ekstra circuitry wurdt levere romte foar fierdere upgrading en feroarjen fan in prototype systeem troch disconnecting en ferbining de ferskate apparaten út de bus.

Der binne in soad foardielen dy't set de I2C ynterface. De beskriuwing, yn it bysûnder, kinne jo sjen op de folgjende foardielen oan ûntwerpers:

• Blokken yn 'e funksjonele skema folslein oerien mei chips, en dus soarget foar in foldwaande snelle oergong fan in funksjoneel prinsipe.
• Der is gjin ferlet te ûntwikkeljen bus Schnittstellen, omdat de band is yn earste ynstânsje yntegrearre yn in spesjale chip.
• Yntegraal kommunikaasje en it oanpakken fan protokollen fan apparaten lit it systeem wurde folslein software definiearre.
• Deselde typen fan chips kin brûkt wurde as it nedich is in hiele oare applikaasjes.
• De totale ûntwikkeling tiid wurdt gâns werombrocht fanwege it feit dat ûntwerpers kinne hiel fluch wurden bekend mei it faaks brûkt wurde funksje blokken, en ek alle soarten fan chips.
• As winske, kinne jo tafoegje of ferwiderje chips út it systeem, en it hat gjin folle ynfloed op oare apparatuer ferbûn oan deselde bus.
• De totale software ûntwikkeling tiid kin gâns fermindere fanwege it feit dat der is tastien foar in bibleteek fan Werbrûkber software modules.

Dêrneist is it wurdich opskriuwen in uterst ienfâldige diagnostyske proseduere foar alle falen en fierder debuggen, dat is oars I2C ynterface. Beskriuwing seit dat as it nedich is, kinne jo sûnder muoite fuortendaliks track sels lytse ôfwikings yn de wurking fan sokke apparatuer en, sadwaande, nim de passende maatregels. Ek wurdich opskriuwen is dat de ûntwerpers hawwe foarsjoen bysûndere oplossings, dy't, yn it bysûnder, binne hiel oantreklik foar in ferskaat oan draagbare apparatuer en systemen dy't soargje batterij-oandriuwing, brûkend it I2C ynterface. yn Russysk De beskriuwing wiist der ek op dat syn applikaasje soarget foar de folgjende wichtige foardielen:

• Genôch hege ferset tsjin elke fersteuring optreedt.
• Ekstreem lege macht konsumpsje.
• Breed oanbod voltage berik.
• In breed temperatuer berik.

Foardielen foar technologen

It is de muoite wurdich opskriuwen dat net allinnich ûntwerpers, mar ek de technology wurdt faak frij resint begûn mei in tawijd I2C ynterface. to Russyske beskriuwing jout in frij breed skala oan foardielen, dy't foarsjoen binne oan dizze kategory fan profesjonals:

• Standard twa-wire serial bus mei ynterface helpt te beheinen de ferbining tusken chips, dat is, se presintearje minder kontakt en freget minder spoaren, wêrtroch printe circuit boards binne net sa djoer en hawwe in folle lytser maat.
• Folslein yntegrearre I2C ynterface LCD1602 of guon oare opsje elimineert de needsaak om te brûken yn de adres decoder, lykas ek oare eksterne ûndjip logika.
• It jout de mooglikheid om te brûken tagelyk ferskate liedend op in bus, dy't substansjeel versnelt testen en lettere oanpassing fan de apparatuer, sûnt de bus kin wurde ferbûn mei in kompjûter gearkomste line.
• Beskikberens kompatibel mei dy sjips yn ynterfaasje VSO, SO en spesjalisearre DIL-pakket kin flink ferminderjen de easken foar it apparaat grutte.

It is mar in koarte list fan foardielen dy't ferskillende I2C ynterface LCD1602 en oaren. Ek kompatibele chips kinne foars fergrutsje de fleksibiliteit fan it systeem brûkt om soargje foar in uterst ienfâldige konstruksje fan ferskate apparatuer opsjes, likegoed as in relatyf maklik Upgrade foar fierdere stipe op it hjoeddeistige nivo fan ûntwikkeling. Sa, is it mooglik om te ûntwikkeljen in hiele famylje fan ferskate apparatuer, mei help as basis in bepaalde basis model.

Fierdere modernisearring fan de apparatuer en de útwreiding fan syn taken kinne wurde útfierd fia in standert ferbining mei de bus oerienkomt mei de chip mei help fan de 2C ynterface Arduino of in oare fan it beskikbere ynventarisaasje. As nedich te krijen grutter ROM, yn hokker gefal is it genôch allinne mar selektearje in oare microcontroller hawwende in ferhege bedrach fan ROM. Sûnt de aktualisearre chip as dat nedich is by steat om hielendal ferfange de âlde lju, kinne jo maklik tafoegje nije funksjes ta apparatuer of te fergrutsjen syn totale optreden troch in konvinsjonele disconnecting al ferâldere chips en fierder ferfangen se mei nijere apparatuer.

ACCESS.bus

Fanwege it feit dat de bân hat in twa-wire aard fan, en de mooglikheid om programmearje addressing ACCESS.bus foar ien fan de meast ideale platfoarms is krekt I2C ynterface. Spesifikaasje (beskriuwing yn it Russysk wurdt presintearre yn it artikel), dit apparaat makket it in folle goedkeaper alternatyf om aktyf brûke earder RS-232C ynterface foar it ferbinen ferskate Peripheriegeräten oan kompjûters mei help fan in standert brûkt in fjouwer-ferbiner.

Yntroduksje ta de spesifikaasje

Foar avansearre applikaasjes 8-bit kontrôle, dy't brûke microcontrollers, jout de mooglikheid om te ynstallearjen ferskate design kritearia:

• komplete systeem yn de measte gefallen foardielich omfiemet in microcontroller en oare Peripheriegeräten, ynklusyf ûnthâld en ferskate input / output havens;
• de totale kosten fan it kombinearjen fan de ferskate apparaten moatte wurde ekstreem safolle mooglik beheind binnen ien systeem;
• in systeem dat wurdt dy't belêstige binne mei kontrôle funksje, net soargje foar de needsaak om te bieden hege snelheid data oerdracht;
• totale efficiency direkt hinget ôf fan de apparatuer, likegoed as it aard fan 'e ferbine bus.

Te ûntwikkeljen it systeem, folslein kompatibel mei de boppesteande kritearia, moatte jo gebrûk meitsje fan de bus dêr't de I2C Serial ynterface foar brûkt wurde. Nettsjinsteande it feit dat der in serial bus bânbreedte parallel, dan freget minder ferbinings en minder kontakt sjips. Wy moatte net ferjitte it feit dat de bân omfiemet net allinnich it ferbinen draad, mar ek in ferskaat oan formaten en prosedueres nedich te garandearjen kommunikaasje binnen it systeem.

Apparaat foar kommunikaasje, dat brûk in software emulator I2C ynterface of de bân moatte in spesifyk protokol wêrmei ferskillende mooglikheden preempt botsing, ferlies of blocking ynformaasje. Yn de flugge apparaten moatte wêze kinne kontakt op in traach, en tagelyk it systeem mei net ôfhingje fan de ferbûne apparatuer, lykas oars alle ferbetteringen en oanpassings kinne net brûkt wurde. It is ek nedich om te ûntwikkeljen in proseduere troch dêr't de eigentlike ynstallearjen, in bepaalde apparaat is op it stuit jout sizzenskip bus en op hokker tiid. Boppedat, as de ferskate apparaten hawwende ferskillende klok frekwinsje, binne ferbûn mei deselde bus, is it nedich om te bepalen 'e boarne fan syn syngronisaasje. Allegearre fan dy kritearia oerienkommende I2C ynterface foar AVR en alle oare op dizze list.

De basis konsept

I2C bus kin stypje gjin chip technology brûkt. Interface I2C LabVIEW en ferlykbere it belûke it brûken fan twa rigels foar de oerdracht fan ynformaasje - en gegevens syngronisaasje. Any apparaat ferbûn dus ûntdutsen troch in unyk adres, likefolle oft it is in LCD buffer, de microcontroller, ûnthâld of interface toetseboerd, en dus kin operearje as Sender of ûntfanger, ôfhinklik fan it doel dêr't spesifyk dizze apparatuer is bedoeld.

Yn de measte gefallen foardielige LCD buffer is in standert ûntfanger, en ûnthâld meie net allinne ûntfange mar ek zenden ferskate gegevens. Boppedat, it proses fan ridende ynformaasje apparaten kinne wurde klassifisearre as slaaf en master.

Yn dit gefal, it apparaat hjit in master dy't inisjearret de gegevens oerdracht en it syngronisearjen fan sinjalen wurde generearre. Yn dit gefal, eltse addressable apparaten sille beskôge wurde yn relaasje ta syn slaven.

I2C kommunikaasje ynterface foarsjocht yn ferskate liedend, dat wol sizze, mear as ien apparaat steat is behearsking fan de bus is by steat om ferbining mei meitsje kin. De mooglikheid te brûken mear as ien microcontroller nei in bân jout oan dat der mear as ien host kin stjoere op elts opjûne tiid. Om elimineren de potinsjele gaos dy't risiko 's foarkomme as sa'n sitewaasje ûntstiet, wy ûntwikkele in spesjalisearre arbitraazje proseduere, dy't brûkt de I2C ynterface. Expanders en oare apparaten soargje foar de ferbining fan de apparaten oan 'e bus op' e saneamde regel fan 'e gearkomste I.

Generaasje fan de timing sinjaal is in plicht fan 'e master, en elk genereart in eigen sinjaal yn de gegevens oerdracht, en fierder dat kin feroarje allinnich yn it gefal dat it "lûkt" de stadige slaaf of in oare master doe't in oanriding optreedt.

Algemiene ynstellings

As SCL, SDA en binne Bidireksjoneel linen dy't ferbân hâlde mei in positive krêft boarne troch middel fan pullup wjerstannen. As de band is hielendal frij, eltse rigel sit yn in hege posysje. De útfier stadia fan apparaten dy't ferbûn mei de bus moat in iepen-Drain of iepen-collector funksje dy't koe wurde foarsjoen troch de mounting IM I2C ynterface ynformaasje kin oerdroegen wurde mei in rinte fan net mear as 400 kbit / s yn 'e flugge modus, wylst yn' e standert snelheid minder as 100 kbit / s. It totale oantal apparaten dy't kin wurde tagelyk ferbûn mei de bus, hinget allinne op ien parameter. Dit kapasiteit fan de line is net mear as 400 pF.

befêstiging

Befêstiging is in ferplichte proseduere yn de gegevens oerdracht. Lead genereart korrespondearjend syngronisaasje Pulse, wylst de stjoerder Releases it SDA line yn dy klok as befêstiging. Dêrnei, de ûntfanger moat soargje stabyl fêsthâlden SDA line foar de hege klok steat stably yn de lege steat. Yn dit gefal, is it nedich om rekken hâlden wurde mei de opset en te hâlden.

Yn de measte gefallen foardielich oanpakt ûntfanger moatte needsaaklikerwize generearje in erkenne nei eltse krigen byte, en de ienige útsûndering hjir binne allinne dy situaasjes dêr't it begjin fan it ferstjoeren fan omfiemet adres CBUS.

As de slaaf ûntfanger is net mooglik om te stjoeren in befêstiging fan syn eigen adres, is it nedich om te litte de gegevens line yn in hege steat, en dan it facilitator sil signalearje de mooglikheid fan it útjaan fan "stop", dat sil ûnderbrekke it stjoeren fan alle ynformaasje. As it adres is ferifiearre, mar it kin net riden wurde foar in lang skoft langer akseptearje gjin gegevens dy't liede moat ek wurde ûnderbrutsen troch it stjoeren. Om dit te dwaan, de slaaf net befestigje de folgjende ûntfongen byte en krekt ferlit de gegevens line HIGH, sadat de master genereart in sinjaal "Stopje".

As de trochstjoere proseduere, soargje foar in master-ûntfanger, yn dit gefal, hy moat hichte bringe fan de ein fan 'e slaaf heechspanningslieding útfierd, en it wurdt net befêstige troch it lêst krigen byte. Yn dit gefal, de slaaf stjoerder fuortendaliks frij de gegevens line te liede kin produsearje in sinjaal "Stopje", of werhelje it sinjaal wer de "Start".

Kontrolearje de beskikberens fan de apparatuer, kinne jo besykje te fieren de standert foarbylden fan sketsen foar it Arduino I2C ynterface, lykas yn 'e foto hjirboppe.

arbitraazje

Lead kin begjinne trochstjoere ynformaasje allinnich nei de folsleine befrijing fan 'e bân, mar twa of mear liedende kin besteegje de generaasje fan it begjin sinjaal by it minimum fêsthâlde tiid. Dat úteinlik liedt ta in definitive sinjaal "begjin" op 'e bus.

Utfierde wurksumheden op de arbitraazje bus SDA dy eagenblikken oant SCL-bus is yn 'e hege steat. As ien fan 'e liedende begjint te zenden de gegevens line lege, mar de oare - hege, dan is de lêste is hielendal loskeppele fan it, omdat de steat fan SDL is net passend heger steat fan syn extension.

Fuortsetting fan de arbitraazje kin útfierd wurde op ferskate bits. Fanwege it feit dat de earste adressen oerdroegen wurde en dan gegevens, arbitraazje meie hawwe in Duration oant de ein fan it adres, en as it wurdt oansprutsen troch liedend deselde apparaat, yn dit gefal, dan nimme diel en ferskate data yn de arbitraazje. Fanwegen dit arbitraazje scheme gegevens is net ferlern yn gefal fan in botsing.

As de master ferliest arbitraazje, yn hokker gefal it meie bankbiljetten in syngronisaasje pulses SCL oan 'e ein byte, en foar hokker tagong is ferlern gien.