Müasir məişət cihazlarında, sənaye elektronikasında və müxtəlif telekommunikasiya avadanlıqlarında oxşar həllər tez-tez tapıla bilər, baxmayaraq ki, məhsullar praktiki olaraq bir-biri ilə əlaqəsi yoxdur. Məsələn, demək olar ki, hər bir sistemə aşağıdakılar daxildir:
- əksər hallarda tək çipli mikrokompüter olan müəyyən "ağıllı" idarəetmə bloku;
- LCD buferləri, RAM, giriş/çıxış portları, EEPROM və ya xüsusi məlumat çeviriciləri kimi ümumi təyinatlı komponentlər;
- video və radio sistemləri üçün rəqəmsal tənzimləmə və siqnal emal sxemləri daxil olmaqla xüsusi komponentlər.
Onların tətbiqini necə optimallaşdırmaq olar?
Dizaynerlərin və istehsalçıların xeyrinə bu ümumi həllərdən maksimum yararlanmaq, həmçinin müxtəlif aparatların ümumi performansını yaxşılaşdırmaq və tətbiq olunan sxem komponentlərini sadələşdirmək üçün Philips ən sadə iki naqilli iki istiqamətli həllər hazırlamağa başladı. ən məhsuldar inter-chip təmin edən avtobusnəzarət. Bu avtobus I2C interfeysi vasitəsilə məlumat ötürülməsini təmin edir.
Bu gün istehsalçının məhsul çeşidinə 150-dən çox CMOS, həmçinin I2C ilə uyğun gələn və sadalanan kateqoriyaların hər hansı birində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş bipolyar qurğular daxildir. Qeyd etmək lazımdır ki, I2C interfeysi ilkin olaraq bütün uyğun cihazlarda qurulur, bunun sayəsində onlar xüsusi avtobusdan istifadə edərək bir-biri ilə asanlıqla əlaqə saxlaya bilirlər. Belə bir dizayn həllinin istifadəsi sayəsində rəqəmsal sistemlərin inkişafı üçün olduqca xarakterik olan müxtəlif avadanlıqların qarşılıqlı əlaqəsi ilə bağlı kifayət qədər çox sayda problemləri həll etmək mümkün oldu.
Əsas Faydalar
UART, SPI, I2C interfeyslərinin qısa təsvirinə baxsanız belə, sonuncunun aşağıdakı üstünlüklərini qeyd edə bilərsiniz:
- İşləmək üçün sizə yalnız iki xətt lazımdır - sinxronizasiya və məlumat. Belə bir avtobusa qoşulan istənilən cihaz daha sonra proqramlı şəkildə tamamilə unikal ünvana ünvanlana bilər. İstənilən vaxt ustalara master-verici və ya master-qəbuledici kimi çıxış etməyə imkan verən sadə əlaqə mövcuddur.
- Bu avtobus toqquşmaların müəyyən edilməsi üçün bütün lazımi vasitələri təmin etməklə, eyni zamanda iki və ya daha çox master məlumat ötürməyə başlayarsa, məlumatların korlanmasının qarşısını almaq üçün arbitrajı təmin etməklə eyni anda bir neçə ustaya sahib olmaq imkanı verir. Standart rejimdəyalnız ardıcıl 8 bitlik məlumat ötürülməsi 100 kbps-dən çox olmayan sürətlə təmin edilir və sürətli rejimdə bu həddi dörd dəfə artırmaq olar.
- Fişlər dalğalanmaları effektiv şəkildə yatıran və maksimum məlumat bütövlüyünü təmin edən xüsusi daxili filtrdən istifadə edir.
- Bir avtobusa qoşula bilən çiplərin maksimum sayı yalnız onun maksimum mümkün tutumu 400 pF ilə məhdudlaşır.
Konstruktorlar üçün üstünlüklər
I2C interfeysi, eləcə də bütün uyğun çiplər funksional diaqramdan onun son prototipinə qədər inkişaf prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər. Eyni zamanda qeyd etmək lazımdır ki, bu cür mikrosxemləri hər cür əlavə sxemlərdən istifadə etmədən birbaşa avtobusa qoşmaq mümkün olduğuna görə, müxtəlif qurğuların şəbəkədən ayrılaraq birləşdirilməsi yolu ilə prototip sisteminin daha da modernləşdirilməsi və modifikasiyası üçün yer ayrılmışdır. avtobus.
I2C interfeysini fərqləndirən bir çox üstünlüklər var. Təsvir, xüsusən konstruktorlar üçün aşağıdakı üstünlükləri görməyə imkan verir:
- Funksional diaqramdakı bloklar mikrosxemlərə tam uyğundur və eyni zamanda funksionaldan fundamentala kifayət qədər sürətli keçid təmin edilir.
- Avtobus interfeyslərini inkişaf etdirməyə ehtiyac yoxdur, çünki avtobus artıq yerli olaraq xüsusi çiplərə inteqrasiya olunub.
- İnteqrasiya edilmiş rabitə protokolları vəcihazın ünvanlanması sistemin tamamilə proqram təminatı ilə müəyyən edilməsinə imkan verir.
- Eyni tip mikrosxemlər, lazım gələrsə, tamamilə fərqli tətbiqlərdə istifadə oluna bilər.
- Dizaynerlərin ən çox istifadə olunan funksional bloklarla, eləcə də müxtəlif mikrosxemlərlə tez tanış ola bilməsi səbəbindən ümumi işlənmə vaxtı əhəmiyyətli dərəcədə azalıb.
- İstəsəniz, sistemdən çiplər əlavə edə və ya silə bilərsiniz və eyni zamanda eyni avtobusa qoşulmuş digər avadanlıqlara çox təsir göstərməyəcəksiniz.
- Təkrar istifadə oluna bilən proqram modulları kitabxanasına icazə verməklə proqram təminatının ümumi işlənmə müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər.
Digər şeylərlə yanaşı, I2C interfeysini fərqləndirən baş vermiş nasazlıqların diaqnostikası və sonrakı sazlanması üçün son dərəcə sadə proseduru qeyd etmək lazımdır. Təsvir, zəruri hallarda belə avadanlığın işində hətta kiçik sapmaların heç bir çətinlik çəkmədən dərhal izlənilə biləcəyini və müvafiq olaraq müvafiq tədbirlərin görülməsini təklif edir. Dizaynerlərin, xüsusən də I2C interfeysindən istifadə edərək batareya enerjisini təmin edən müxtəlif portativ avadanlıq və sistemlər üçün olduqca cəlbedici olan xüsusi həllər əldə etdiyini də qeyd etmək lazımdır. Rus dilindəki təsvir də göstərir ki, onun istifadəsi aşağıdakı mühüm üstünlükləri təmin etməyə imkan verir:
- Hər hansı yaranan müdaxiləyə kifayət qədər yüksək müqavimət.
- Sondaaşağı enerji istehlakı.
- Ən geniş təchizatı gərginliyi diapazonu.
- Geniş temperatur diapazonu.
Texnoloqlar üçün üstünlüklər
Qeyd etmək lazımdır ki, təkcə dizaynerlər deyil, həm də texnoloqlar son vaxtlar ixtisaslaşmış I2C interfeysindən tez-tez istifadə etməyə başlayıblar. Rus dilindəki təsvir bu kateqoriyalı mütəxəssislərin təmin etdiyi kifayət qədər geniş üstünlükləri göstərir:
- Bu interfeysə malik standart iki telli serial avtobus IC-lər arasında qarşılıqlı əlaqəni minimuma endirir, yəni daha az sancaqlar və daha az trek tələb olunur, bu da PCB-ləri daha ucuz və daha kiçik edir.
- Tam inteqrasiya olunmuş I2C interfeysi LCD1602 və ya başqa seçim ünvan dekoderlərinə və digər xarici kiçik məntiqə ehtiyacı tamamilə aradan qaldırır.
- Belə bir avtobusda eyni vaxtda bir neçə ustadan istifadə etmək mümkündür ki, bu da sınaq və sonrakı avadanlıqların quraşdırılmasını əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir, çünki avtobus montaj xətti kompüterinə qoşula bilər.
- VSO, SO və fərdi DIL paketlərində bu interfeysə uyğun IC-lərin mövcudluğu cihazın ölçüsü tələblərini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
Bu, LCD1602 və digərlərinin I2C interfeysini fərqləndirən üstünlüklərin qısa siyahısıdır. Bundan əlavə, uyğun fişlər təmin edən istifadə olunan sistemin elastikliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilərmüxtəlif avadanlıq seçimlərinin son dərəcə sadə dizaynı, eləcə də mövcud səviyyədə inkişafı daha da dəstəkləmək üçün nisbətən asan təkmilləşdirmələr. Beləliklə, müəyyən bir əsas modeli əsas götürərək, müxtəlif avadanlığın bütün ailəsini inkişaf etdirmək mümkündür.
Avadanlığın daha da modernləşdirilməsi və onun funksiyalarının genişləndirilməsi Arduino 2C interfeysindən və ya mövcud siyahıdan hər hansı digərindən istifadə edərək müvafiq mikrosxemin avtobusuna standart qoşulma yolu ilə həyata keçirilə bilər. Daha böyük bir ROM tələb olunarsa, o zaman yalnız artan ROM ilə başqa bir mikro nəzarətçi seçmək kifayətdir. Lazım gələrsə, yenilənmiş çiplər köhnələrini tamamilə əvəz edə bildiyi üçün siz sadəcə olaraq köhnəlmiş çipləri ayırıb daha yeni avadanlıqla əvəz etməklə avadanlığa asanlıqla yeni funksiyalar əlavə edə və ya onun ümumi performansını artıra bilərsiniz.
ACCESS.bus
Avtobusun iki naqilli olması, həmçinin proqramların ünvanlanması imkanlarına görə ACCESS.bus üçün ən ideal platformalardan biri I2C interfeysidir. Bu cihazın spesifikasiyası (rus dilində təsviri məqalədə təqdim olunur) onu standart dörd pinli konnektordan istifadə edərək müxtəlif periferik qurğuları kompüterlərə qoşmaq üçün əvvəllər fəal istifadə edilən RS-232C interfeysinə daha ucuz alternativ edir.
Spesifikasiya təqdimatı
Müasir proqramlar üçünMikro nəzarətçilərdən istifadə edən 8 bitlik idarəetmə ilə bəzi dizayn meyarlarını təyin etmək mümkündür:
- tam sistemə əsasən bir mikrokontroller və yaddaş və müxtəlif giriş/çıxış portları daxil olmaqla digər periferiya qurğuları daxildir;
- müxtəlif cihazların bir sistemdə birləşdirilməsinin ümumi dəyəri mümkün qədər minimuma endirilməlidir;
- funksiyaları idarə edən sistem yüksək sürətli məlumat ötürülməsini təmin etmək ehtiyacını təmin etmir;
- ümumi səmərəlilik birbaşa seçilmiş avadanlıqdan, eləcə də birləşdirən avtobusun xarakterindən asılıdır.
Sadalanan meyarlara tam cavab verən sistemi dizayn etmək üçün siz I2C serial interfeysindən istifadə edəcək avtobusdan istifadə etməlisiniz. Baxmayaraq ki, serial şin paralel avtobusun bant genişliyinə malik deyil, o, daha az əlaqə və daha az çip pin tələb edir. Eyni zamanda unutmayın ki, avtobusa təkcə birləşdirici naqillər deyil, həm də sistem daxilində rabitəni təmin etmək üçün zəruri olan müxtəlif prosedur və formatlar daxildir.
I2C interfeysinin proqram emulyasiyasından və ya müvafiq avtobusdan istifadə edərək əlaqə saxlayan cihazlar müxtəlif toqquşma, məlumat itkisi və ya bloklanma imkanlarının qarşısını almağa imkan verən xüsusi protokola malik olmalıdır. Sürətli qurğular yavaş olanlarla əlaqə qura bilməli, sistem isə ondan asılı olmamalıdırona qoşulmuş avadanlıqdan, çünki əks halda bütün təkmilləşdirmələr və dəyişikliklərdən istifadə etmək mümkün olmayacaq. Həm də bir prosedur hazırlamaq lazımdır ki, onun köməyi ilə hazırda hansı xüsusi cihazın avtobus nəzarətini təmin etdiyini və hansı vaxtda olduğunu müəyyən etmək realdır. Bundan əlavə, müxtəlif saat tezlikləri olan müxtəlif qurğular eyni avtobusa qoşulursa, onun sinxronizasiya mənbəyinə qərar verməlisiniz. Bütün bu meyarlara AVR və bu siyahıdan hər hansı digər üçün I2C interfeysi cavab verir.
Əsas Konsept
I2C avtobusu istifadə edilən istənilən çip texnologiyasını dəstəkləyə bilər. I2C LabVIEW interfeysi və ona bənzər digərləri məlumatın ötürülməsi üçün iki xəttin istifadəsini təmin edir - məlumat və sinxronizasiya. Bu şəkildə qoşulmuş istənilən cihaz, onun LCD buferi, mikrokontroller, yaddaş və ya klaviatura interfeysi olmasından asılı olmayaraq unikal ünvanı ilə tanınır və bu avadanlıq üçün nəzərdə tutulandan asılı olaraq qəbuledici və ya ötürücü kimi çıxış edə bilər.
Halların böyük əksəriyyətində LCD bufer standart qəbuledicidir və yaddaş nəinki qəbul edə, həm də müxtəlif məlumatları ötürə bilər. Digər şeylər arasında, məlumatın daşınması prosesinə görə, cihazlar qul və master kimi təsnif edilə bilər.
Bu halda, master məlumat ötürülməsini başlatan və həmçininsinxronizasiya siqnalları. Bu halda, hər hansı ünvanlı cihazlar ona münasibətdə kölə hesab ediləcək.
I2C rabitə interfeysi eyni anda bir neçə ustanın olmasını təmin edir, yəni avtobusu idarə edə bilən birdən çox qurğu ona qoşula bilir. Eyni avtobusda birdən çox mikrokontrollerdən istifadə etmək imkanı o deməkdir ki, istənilən vaxt birdən çox master yönləndirilə bilər. Belə bir vəziyyət yarandıqda meydana çıxa biləcək potensial xaosu aradan qaldırmaq üçün I2C interfeysindən istifadə edən ixtisaslaşmış arbitraj proseduru hazırlanmışdır. Genişləndiricilər və digər qurğular naqillər deyilən qaydaya uyğun olaraq cihazların avtobusa qoşulmasını təmin edir.
Saat siqnalının yaradılması masterun məsuliyyətidir və məlumat ötürülməsi zamanı hər bir master öz siqnalını yaradır və o, yalnız sonradan toqquşma zamanı yavaş qul və ya başqa master tərəfindən "çəkildikdə" dəyişə bilər.
Ümumi parametrlər
Həm SCL, həm də SDA açılan rezistorla müsbət enerji təchizatına qoşulan iki istiqamətli xətlərdir. Təkər tamamilə boş olduqda, hər bir xətt yüksək vəziyyətdədir. Avtobusa qoşulan cihazların çıxış pillələri açıq drenajlı və ya açıq kollektorlu olmalıdır ki, simli AND funksiyası təmin olunsun. I2C interfeysi vasitəsilə məlumat 400 kbps-dən çox olmayan sürətlə ötürülə bilər.sürətli rejim, standart sürət isə 100 kbps-dən çox deyil. Avtobusa eyni vaxtda qoşula bilən cihazların ümumi sayı yalnız bir parametrdən asılıdır. Bu, 400 pf-dən çox olmayan xəttin tutumudur.
Təsdiq
Təsdiq məlumat ötürülməsi prosesində məcburi prosedurdur. Təqdimat olaraq bu sinxronizasiya impulsu zamanı ötürücü SDA xəttini buraxarkən master müvafiq sinxronizasiya impulsunu yaradır. Bundan sonra, qəbuledici SDA xəttinin sabit aşağı vəziyyətdə yüksək saatda sabit saxlanmasını təmin etməlidir. Bu halda, quraşdırma və saxlama vaxtlarını nəzərə aldığınızdan əmin olun.
Halların böyük əksəriyyətində, ötürülmənin başlanğıcında CBUS ünvanının olması istisna olmaqla, qəbul edilən hər baytdan sonra ünvanlanan qəbuledicinin təsdiqi yaratması məcburidir.
Əgər qəbuledici-qulun öz ünvanının təsdiqini göndərmək imkanı yoxdursa, məlumat xətti yuxarıda qalmalıdır və bundan sonra master "Stop" siqnalı verə biləcək və bu, göndərilməsini dayandıracaq. bütün məlumatlar. Ünvan təsdiqlənibsə, lakin qul uzun müddət daha çox məlumat ala bilmirsə, master göndərilməsini də dayandırmalıdır. Bunun üçün qul alınan növbəti baytı qəbul etmir və sadəcə xətti tərk ediryüksək, masterin dayanma siqnalı yaratmasına səbəb olur.
Köçürmə proseduru master-qəbuledicinin olmasını nəzərdə tutursa, bu halda o, ötürülmənin başa çatması barədə qulaya məlumat verməlidir və bu, sonuncu qəbul edilmiş baytı qəbul etməməklə həyata keçirilir. Bu halda, kölə ötürücü məlumat xəttini dərhal buraxır ki, master "Dayan" siqnalı verə və ya "Başla" siqnalını yenidən təkrarlaya bilsin.
Avadanlığın işlək olub-olmadığını yoxlamaq üçün yuxarıdakı fotoda olduğu kimi Arduino-da I2C interfeysi üçün standart eskiz nümunələrini daxil etməyə cəhd edə bilərsiniz.
Arbitraj
Masterlər məlumat göndərməyə yalnız avtobus tamamilə boş olduqdan sonra başlaya bilər, lakin iki və ya daha çox master minimum saxlama müddətində başlanğıc siqnalı yarada bilər. Bu, nəticədə avtobusda xüsusi "Başla" siqnalı ilə nəticələnir.
Arbitraj, SCL avtobusu yüksək olduğu halda SDA avtobusunda işləyir. Ustalardan biri məlumat xəttində aşağı səviyyəni ötürməyə başlayırsa, lakin eyni zamanda digəri yüksəkdirsə, ikincisi ondan tamamilə ayrılır, çünki SDL vəziyyəti onun daxili xəttinin yüksək vəziyyətinə uyğun gəlmir..
Arbitraj bir neçə bit üzərində davam edə bilər. Əvvəlcə ünvan, sonra isə məlumat ötürüldüyünə görə, arbitraj ünvanın sonuna qədər davam edə bilər və əgər magistrlər müraciət edəcəklərsə. Eyni cihaz, daha sonra fərqli məlumatlar da arbitrajda iştirak edəcək. Bu arbitraj sxeminə görə, hər hansı bir toqquşma baş verərsə, heç bir məlumat itirilməyəcək.
Master arbitrajı uduzsa, o zaman girişin itirildiyi baytın sonuna qədər SCL-də saat impulsları verə bilər.
