I2C vmesnik: opis v ruskem jeziku

V sodobnih gospodinjskih aparatih, industrijski elektroniki in različni telekomunikacijski opremi lahko pogosto najdete podobne rešitve, čeprav so izdelki lahko skoraj nepovezani. Na primer, skoraj vsak sistem vključuje naslednje:

• določeno "pametno" kontrolno vozlišče, ki je v večini primerov mikroračunalnik z enim čipom;
• vozlišča splošnega namena, kot so odbojniki LCD, RAM, I / O vrata, EPROM ali specializirani pretvorniki podatkov;
• specifična vozlišča, vključno s shemami za digitalno prilagajanje in obdelavo signalov za video in radijske sisteme.

Kako optimizirati njihovo aplikacijo?

Da bi zagotovili najbolj učinkovito uporabo teh splošnih rešitev za oblikovalci in proizvajalci sami koristi, kakor tudi povečati splošno raven učinkovitosti različnih aparatov in poenostavitev vozlišč vezij, ki se uporabljajo, je družba Philips je določeno, da razvijejo zelo preprost dvožilni dvosmerni avtobus, ki zagotavlja najbolj produktivno nadzor mezhmikroskhemnoe. Ta avtobus zagotavlja prenos podatkov preko vmesnika I2C.

Za časovno obdobje, ki ga določi proizvajalec, vključuje več kot 150 CMOS in bipolarne naprav, ki so združljive z I2C in je namenjen za izvajanje dela v katero od naštetih kategorij. Opozoriti je treba, da je I2C vmesnik prvotno zgrajena v vseh združljivih napravah, zaradi katerih so lahko brez težav, da komunicirajo med seboj s posebnim avtobusom. Zaradi uporabe takšne rešitve je bilo mogoče rešiti dovolj velik problem povezovanja različnih naprav, kar je precej značilno za razvoj digitalnih sistemov.

Glavne prednosti

Tudi če pogledate na kratko opis vmesnikov UART, SPI, I2C, lahko razlikujemo naslednje prednosti slednje:

• Če želite delovati, potrebujete le dve vrstici - sinhronizacijo in podatke. Vsako napravo, ki se v prihodnosti poveže z takim vodilom, lahko programirate tako, da naslovite popolnoma unikaten naslov. Kadar koli obstaja preprosta povezava, ki omogoča glavnemu delu, da deluje kot glavni oddajnik ali glavni sprejemnik.
• Ta avtobus ponuja možnost, da imajo več gostiteljev, ki zagotavljajo vsa potrebna orodja za odkrivanje trkov in arbitražo o, pomaga pri preprečevanju korupcije podatkov v primeru, da dva ali več na vrhu začne hkrati posredujejo informacije. V standardnem načinu se s serijskimi osem-bitnimi podatki prenašajo s hitrostjo največ 100 kbit / s in v hitrem načinu lahko ta prag povečate štirikrat.
• Čipi uporabljajo poseben vgrajen filter, ki učinkovito zavira razpoke in zagotavlja največjo integriteto podatkov.
• Največje možno število čipov, ki se lahko povežejo z enim vodilom, je omejeno le z največjo možno zmogljivostjo 400 pF.

Prednosti za oblikovalce

Vmesnik I2C, kot tudi vse združljive mikrovezje, bistveno pospešijo razvojni proces, od funkcionalnega diagrama do končnega prototipa. Treba je opozoriti, da zaradi možnosti takih čipov priključite neposredno na avtobus brez uporabe vseh vrst dodatnega vezja je na voljo prostor za nadaljnjo nadgradnjo in spreminjanje prototip sistema, ki ga odklopite in povezuje različne naprave iz avtobusa.

Obstaja veliko prednosti, ki razlikujejo vmesnik I2C. Zlasti opis opisuje naslednje prednosti za oblikovalce:

• Blokira funkcionalna shema v celoti ustreza mikrovezjem in s tem zagotavlja precej hiter prehod od funkcionalnega na temeljni.
• Avtobusnih vmesnikov ni potrebno razviti, ker je avtobus že vključen v posebne čipe.
• Integrirani protokoli za prenos informacij in naslavljanje naprav omogočajo, da je sistem v celoti programljiv.
• Enake vrste čipov lahko uporabite v popolnoma drugačnih aplikacijah, če je to potrebno.
• Skupni čas razvoja je bistveno zmanjšana zaradi dejstva, da lahko oblikovalci zelo hitro seznanijo z najbolj pogosto uporabljenih funkcijskih blokov, kakor tudi vse vrste čipov.
• Če želite, lahko dodate ali odstranite čipe iz sistema in hkrati nimajo velikega vpliva na drugo opremo, ki je priključena na isto vodilo.
• Skupni čas razvoja programske opreme se lahko znatno zmanjša zaradi dejstva, da je tukaj dovoljena knjižnica modulov za ponovno uporabo.

Med drugim je treba omeniti zelo preprost postopek za diagnosticiranje napak in nadaljnje odpravljanje napak, kar je drugačen I2C vmesnik. Opis kaže, da je, če je to potrebno, brez težav težko spremljati tudi manjše odstopanja pri delovanju take opreme in ustrezno ukrepati. Prav tako je treba omeniti, da oblikovalci prejmejo posebne rešitve, ki so še zlasti privlačne za različne prenosne naprave in sisteme, ki zagotavljajo energijo baterije, z vmesnikom I2C. Opis v ruskem kaže tudi, da njegova uporaba omogoča naslednje pomembne prednosti:

• Dovolj visoka stopnja odpornosti na vse nastale motnje.
• Izjemno nizka poraba energije.
• Širok razpon napajalne napetosti.
• Široko temperaturno območje.

Prednosti za tehnologe

Treba je omeniti, da so se le strokovnjaki, pa tudi tehniki pogosto pred kratkim začeli uporabljati specializirani I2C vmesnik. Opis v ruskem jeziku označuje precej široko paleto zaslug, ki se zagotavljajo tej kategoriji strokovnjakov:

• Standardni dvo-wire Serial Bus vmesnik pripomore k zmanjšanju povezave med čipi, kar pomeni, da predstavljajo manj stikov in zahteva manj skladbe, ki tiskana vezja niso tako drage in imajo veliko manjšo velikost.
• Popolnoma integriran vmesnik I2C LCD1602 ali druga možnost popolnoma odpravlja potrebo po uporabi dekodirnikov za naslove, kot tudi drugi zunanji fini logiki.
• Predvideno je, da istočasno uporabite več vodil na takem vodilu, kar bistveno pospeši testiranje in nadaljnjo konfiguracijo opreme, saj se lahko vodilo poveže z računalnikom na montažni liniji.
• Razpoložljivost vmesnikov, ki so združljivi s tem vmesnikom v VSO, SO in specializirani DIL-paket, omogoča znatno zmanjšanje zahtev glede velikosti naprave.

To je le kratek seznam prednosti, ki razlikujejo vmesnik I2C LCD1602 in drugi. Poleg tega združljivi čipi omogočajo znatno povečanje prožnosti uporabljenega sistema, ki zagotavlja izjemno preprosto zasnovo različnih možnosti opreme in relativno enostavne nadgradnje za nadaljnjo podporo razvoju na sodobni ravni. Tako je mogoče razviti celo družino različnih naprav, pri čemer uporabiti osnovo kot osnovni model.

Nadaljnjo nadgradnjo opreme in razširitev njegovih funkcij se lahko izvede s pomočjo standardne povezave z vodilom ustreznega mikrovezja z uporabo vmesnika Arduino 2C ali drugega razpoložljivega seznama. Če potrebujete večjo ROM-je, bo v tem primeru dovolj samo, da izberete drug mikrokrmilnik, ki ima povečano kapaciteto ROM-a. Ker posodobljeni čip če je potrebno, lahko v celoti nadomestijo stare, lahko preprosto dodate nove funkcije za opremo ali povečati splošno učinkovitost z običajnim izvlečenjem že zastarelih čipov in še naprej jih nadomestili z novejšo opremo.

ACCESS.bus

Glede na to, da ima avtobus dve žični naravi, pa tudi možnost programskega naslavljanja za ACCESS.bus ena od najbolj idealnih platform je I2C vmesnik. Specifikacija (opis v ruščini je predstavljen v članku), ta naprava omogoča veliko cenejša alternativa za aktivno uporabo prejšnje RS-232C vmesnik za povezovanje različnih zunanjih naprav z računalniki, ki uporabljajo standard uporablja štiri-priključek.

Uvod v specifikacijo

Za sodobne 8-bitne nadzorne aplikacije, ki uporabljajo mikrokontrolerje, je mogoče namestiti nekaj meril za načrtovanje:

• Celotni sistem v večini primerov vključuje en mikrokontroler in druge periferne enote, vključno s pomnilnikom in vsemi vrstami I / O portov;
• Treba je čim bolj zmanjšati skupne stroške združevanja različnih naprav znotraj enega sistema;
• sistem, za katerega so zaupane funkcije upravljanja, ne zahteva zagotavljanja hitrega prenosa informacij;
• celotna učinkovitost je neposredno odvisna od izbrane opreme in narave priključnega vodila.

Če želite razviti sistem, ki v celoti izpolnjuje zgoraj navedena merila, morate uporabiti vodilo, v katerem bo uporabljen serijski vmesnik I2C. Kljub temu, da serijski avtobus nima vzporedne pasovne širine, potrebuje manj povezav, pa tudi manj stikov s čipi. Hkrati ne pozabite, da v avtobus ni le priključna žica, pač pa tudi različni postopki in formati, potrebni za zagotavljanje komunikacije v sistemu.

Naprave za komunikacijo s pomočjo emulacije programske opreme vmesnika I2C ali ustreznega vodila morajo imeti poseben protokol, ki lahko prepreči različne trčenje, izgubo ali blokiranje informacij. Hitre naprave bi morale biti sposobne komunicirati s počasnimi, sistem pa ne bi smel biti odvisen od opreme, ki je povezana z njim, ker v nasprotnem primeru ni mogoče uporabiti vseh izboljšav in sprememb. Prav tako je treba razviti postopek, s katerim bi dejansko ugotovili, katera naprava trenutno upravlja avtobus in v katerem trenutku. Poleg tega, če so na isto vodilo priključene različne naprave, ki imajo različne frekvence, morate določiti vir njegove sinhronizacije. Vsa ta merila ustrezajo vmesniku I2C za AVR in vsem drugim s tega seznama.

Osnovni koncept

I2C vodilo lahko podpira katero koli tehnologijo mikroprocesorja, ki jo uporabljate. Vmesnik I2C LabVIEW in podobno, da vključuje uporabo dveh linij za prenos podatkov - in sinhronizacijo podatkov. Vsaka naprava, priključena tako zazna zaradi edinstvene naslov, ne glede na to, ali gre za LCD buffer, mikrokrmilnik, pomnilnik ali vmesnik tipkovnico, in tako lahko deluje kot oddajnik in sprejemnik, odvisno od namena, za katerega posebej ta oprema je namenjena.

V večini primerov je LCD-pomnilnik standardni sprejemnik, pri čemer lahko pomnilnik sprejema le različne podatke. Med drugim se v procesu premikajočih se informacij instrumenti lahko razvrstijo kot sužnji in gostitelji.

V tem primeru se poveljnik imenuje naprava, ki sproži prenos podatkov in proizvaja tudi sinhronizacijske signale. Obenem se bodo vse naprave, ki jih je mogoče naslavljati, šteti za sužnje.

Komunikacijski vmesnik I2C omogoča prisotnost več vodilnih, to je več kot eno napravo, ki lahko upravlja avtobus, se lahko poveže z njim. Možnost uporabe več kot enega mikrokrmilnika v enem vodilu pomeni, da se lahko v določenem času pošlje več kot en vodja. Za odpravo potencialnega kaosa, ki se lahko pojavi v takšni situaciji, se razvije specializiran arbitražni postopek, ki uporablja I2C vmesnik. Razširjevalniki in druge naprave omogočajo priključitev naprav na avtobus s tako imenovano pravilo namestitve I.

Generacija časovnega signala je dolžnost poveljnika, in vsak ustvari svoje signala pri prenosu podatkov, in nadalje se lahko spremenijo le v primeru, da "potegne" počasen suženj ali drugega gospodarja, ko pride do trka.

Splošne nastavitve

Kot SCL, SDA in so dvosmernih linije, ki so povezani s pozitivnim vir napajanja z pullup upor. Ko je pnevmatika popolnoma brez, je vsaka črta v visokem položaju. Izhodne faze naprave, ki so priključeni na avtobusu, morajo imeti funkcijo odprtega izpust ali odprtega kolektorja, ki bi lahko zagotavljali z montažo IM I2C informacij vmesnika se lahko prenaša s hitrostjo, ki ne presega 400 kbit / s, pri hitrem načinu, medtem ko je v standardni hitrosti ne presega 100 kbit / s. Skupno število naprav, ki jih je mogoče hkrati priključiti na vodilo, je odvisno samo od enega parametra. To je zmogljivost črte, ki ni večja od 400 pF.

Potrditev

Potrditev je obvezen postopek v procesu prenosa podatkov. Poveljnik generira ustrezen sinhronizacijski impulz, medtem ko oddajnik sprosti linijo SDA v tej uri kot potrditev. Po tem mora sprejemnik zagotoviti stabilno držanje linije SDA v visokem stanju ura v stabilno nizkem stanju. V tem primeru morate vedno upoštevati čas namestitve in zadrževanja.

V prevladujoči večini primerov mora naslovljen prejemnik nujno ustvariti potrditev po vsakem prejetem bajtu, edina izjema pa so tiste situacije, v katerih začetek paketa vključuje naslov CBUS.

Če slave prejemnik nima zmožnosti, da pošlje potrditev lastnega naslova, je treba podatkovno vrstico zapustiti v visokem stanju, nato pa bo poveljnik lahko izdal signal "Stop", ki bo prekinil pošiljanje vseh informacij. Če je bil naslov potrjen, vendar pomožni podatek ne more več vzeti več podatkov, mora biti tudi paket prekinjen. Da bi to naredili, pomožni odjemalec ne potrdi naslednjega prejetega bajta in preprosto zapusti podatkovno linijo v visokem stanju, kar povzroči, da poveljnik generira signal Stop.

Če je v postopku prenosa zagotovljen master-sprejemnik, mora v tem primeru obvestiti pomožno enoto o koncu prenosa, in to storite tako, da ne potrdite zadnjega prejetega bajta. Hkrati oddajni oddajnik takoj sprosti podatkovno linijo, tako da lahko poveljnik poda signal "Stop" ali znova ponovi "Start".

Za testiranje zmogljivosti opreme lahko poskusite vnesti standardne primere skic za vmesnik I2C v Arduinu, kot je prikazano na zgornji sliki.

Arbitraža

Gostitelj lahko začne pošiljati informacije šele potem, ko je avtobus popolnoma osvobojen, vendar lahko dva ali več voznikov ustvari začetni signal v času minimalnega zadrževanja. To sčasoma vodi do določenega "Start" signala na avtobusu.

Delo arbitraže poteka na avtobusu SDA v času, ko je avtobus SCL v visoki državi. Če eden od glavnih podatkov začne prenesti v podatkovno linijo nizek nivo, drugi pa visok, se slednji popolnoma izklopi, ker stanje SDL ne ustreza visokemu stanju njene notranje linije.

Arbitraža se lahko nadaljuje za več bitov. Zaradi dejstva, da se naslov najprej prenaša in nato podatki, lahko arbitraža traja do konca naslova, in če je isto napravo naslovljena na poveljnika, potem bo v razsodbi sodelovalo in raznih podatkov. Zaradi te arbitražne sheme, če pride do kakršnihkoli trčenj, podatki ne bodo izgubljeni.

Če gostitelj izgubi arbitražo, lahko v tem primeru izda sinhronizacijske impulze v SCL do konca bajtov, v katerem je bil dostop izgubljen.