Концепция и общие характеристики

Технология I2C.

Для 8-битных приложений цифрового управления, таких, как микроконтроллеры, могут быть определены некоторые основные критерии:

· полная система обычно состоит по крайней мере из одного микроконтроллера и других периферийных устройств, таких, как память и расширители ввода/вывода;

· стоимость соединения различных устройств внутри системы должна быть минимизирована;

· система, которая выполняет функция управления, не требует высокоскоростной передачи данных;

· общая эффективность зависит от выбранных устройств и структуры соединительной шины.

Чтобы получить систему, удовлетворяющую этим критериям, необходима последовательная структура шины. Хотя последовательные шины имеют более низкую производительность, чем параллельные шины, они требуют меньшего числа проводников и меньшего количества подключаемых выводов микросхем. Однако шина включает не только соединительные проводники, она реализует все форматы и процедуры для связи в пределах системы.

Устройства, сообщающиеся друг с другом на последовательной шине, должны использовать некоторый протокол, который предотвращает все возможные рассогласования, потерю и искажение информации. Быстродействующие устройства должны корректно связываться с медленнодействующими устройствами. Система не должна зависеть от подключенных к ней устройств, иначе изменения системы становятся невозможными. Также должна быть разработана процедура определения того, какое устройство и когда будет контролировать шину. И к шине подключены устройства с различными тактовыми частотами, должен быть определен генератор тактовых импульсов шины. Стремясь удовлетворить все эти критерии, Philips разработал простую двунаправленную 2-проводную шину для эффективного взаимодействия между интегральными схемами. Эта шина называется Inter IC шиной или I2C-шиной.

В спецификации I2C выделено 3 типа устройств:

• Некоторое устройство интеллектуального управления, обычно - однокристальный микроконтроллер;

• Универсальные схемы, подобные драйверам LCD, коммуникационным портам ввода/вывода, RAM, EEPROM или преобразователям данных;

• Специализированные схемы, подобные схемам цифровой настройки приема и обработки сигналов для радио и телевизионных систем, генераторов DTMF для телефонов с тональным набором.

Некоторые особенности I2C:

• В шине используются только две линии: последовательная линия данных (Serial Data Line - SDA) и линия синхронизирующего сигнала последовательной передачи данных (Serial Clock Line - SCL);

• Каждое устройство, подключенное к шине, программно адресуется уникальным адресом. Каждое устройство независимо от того, является ли оно микроконтроллером, драйвером LCD, памятью или интерфейсом клавиатуры, имеет уникальный адрес и может работать или как приемопередатчик, или как приемник, в зависимости от функций устройства. Очевидно, что драйвер LCD - только приемник, в то время как память может и принимать, и передавать данные. В дополнение к делению на приемопередатчики и приемники устройства при передаче данных могут также подразделяться на ведущие (master) и ведомые (slave). Ведущий (master) - устройство, которое инициализирует передачу данных по шине и генерирует синхроимпульсы, разрешающие эту передачу. В это время любое адресуемое им устройство рассматривается как ведомое (slave);

• Это шина, в которой может присутствовать несколько ведущих устройств. Шина обеспечивает обнаружение коллизий и арбитраж, предотвращающий нарушение целостности данных в случае, если два или более ведущих устройства одновременно инициализируют передачу данных;

• Передача данных выполняется двунаправлено в 8-битном бит-ориентированном формате, скорость передачи составляет до 100 Кбит/с в стандартном режиме или до 400 Кбит/с в быстром режиме;

• Встроенная схема фильтрации удаляет импульсы, наведенные в линии данных шины, сохраняя целостность данных;

• Число микросхем (портов), которые могут быть подключены к одной шине, ограничено только максимально допустимой емкостью шины 400 pF.

Микросхемы, совместимые с шиной I2C, позволяют разрабатывать системы, быстро реализуемые, начиная от функциональной структурной схемы и до прототипа. Кроме того, так как они подключаются к шине I2C прямо, без какого-либо дополнительного интерфейсного устройства, они позволяют быстро модернизировать исходную систему, подключая или отключая необходимые интегральные схемы к шине.

Таблица 5.1. Терминология I2C.

Дата добавления: 2015-07-02