Интерфейс I2C

Представляет синхронный полудуплексный обмен информацией между 2-мя устройствами в последовательном виде. Физически представляет 2 линии: SDA – линия последовательных данных. SCL – линия синхронизации.

Передача осуществляется младшим разрядом вперед. Синхронный обмен информацией предполагает, что передача 1 бита осуществляется 1-м импульсом на линии SCL. Организуется по принципу ведущего и ведомого устройства, обмен равнозначен.

Система с подключением нескольких устройств имеет вид:

Для организации соединения нескольких устройств адресность осуществляется протоколом интерфейса. Общие характеристики:

линии SDA и SCL – двунаправленные линии, связанные с положительным напряжением источника питания.

Когда шины свободны – они в состоянии 1. Выходные каскады устройств, соединяемые с шиной имеют DC и OK. Структура алгоритма интерфейса имеет следующий вид:

S –старт условие

адрес – адрес ведомого устройства.

R/W – бит направления

A – бит подтверждения.

P – стоп условие.

Старт и стоп условия – это особое состояние, определяющее начало и окончание передачи данных. Старт условие характеризуется переходом из 1 в 0 шины данных при состоянии SCL=1. Стоп условие – переход из 0 в 1 линии SDA при SCL=1. Данные условия генерируются ведущим. Считается, что шина занята после S и заняты после P. Подтверждение А – специальный бит завершения первых 8 разрядов. Тактированный обмен связан с этим битом.

В ходе процедуры приемник должен перевести в 0 данную линию на время данного импульса. Если ведомый приемник не подтверждает прием, то линия данных переводится в 1 ведомым, при этом генерируется стоп условие для обрыва передачи.

Передача данных. Все байты, проходящие по SDA должны быть 8-разрядными. Число передаваемых байт неограниченно. Данные передаются со старшего бита. Если приемник не может принять полные 8 бит, то он устанавливает SCL в 0, переводя передатчик в ожидание. Передача данных продолжается тогда, когда приемник будет готов освободить линию синхронизации. 1-й байт передачи данных представляет собой информацию об устройстве, с которым осуществляется обмен. Адрес имеет длину 7 бит, 8-ой бит определяет признак направления передачи (0 передача, 1 прием). Передача обрывается стоп условием, генерируемое ведущим. Существует стандартная таблица адресов устройств. Адреса ведомого устройства может иметь фиксированные и программные части. Тогда система позволяет подключать несколько однотипных датчиков с возможностью разделения.

Байт данных – 8 бит, несущие операнд. Существует несколько расширений шины I²C:

1)SBAS для организации интерфейса используется дополнительная линия и нет А.

2)I²C с быстрым режимом, обеспечивающего 4-х кратное увеличение скорости обмена.

3)I²C с 10-разрядным адресом, позволяющим подключать до 1024 устройств.

Данная шина позволяет подключать устройства, созданные по различным технологиям, с использованием подтягивающих R.

Данный интерфейс поддерживает большое количество устройств: АЦП, ЦАП, датчики температуры.

Достоинства: большое количество подключаемых устройств без увеличения количества линий, высокая скорость передачи.

Недостатки: сложность архитектуры, что влияет на:

а)сложность программной организации.

б)стоимость изделия с аппаратными модулями.

Существует 2 способа организации интерфейса:

1) аппаратный. Настройка интерфейса, определение устройств для передачи, передача информации.

2) программный. Процедура формирования условий, организация синхронизации, сдвигов и т.д.

8.6 UART (USAT)

Представляет собой модуль для согласования нескольких устройств. Физически интерфейс представляет 2 линии: RX – линия приема. TX – линия передачи. Данный интерфейс организует в общем виде полнодуплексную асинхронную передачу между 2-мя устройствами. Стандартный протокол на предполагает адресацию (существуют разновидности с адресацией).

Стандартно данный интерфейс представляет структуру интерфейса RS-232. Согласно стандарту Intel данный интерфейс может работать в 4-х режимах:

1) режим «1». Выражающий синхронный полудуплексный обмен информаций. Линия RX – линия синхронизации, TX – организует линию данных.

Передача осуществляется в формате 8 бит, старшим битом вперед. 1 бит – 1импульс на линии синхронизации. Организует простейшую передачу CPI.

2) режим «2». Асинхронная передача между 2-мя устройствами в полудуплексном режиме. Подключенные 2 устройства работают с собственными генераторами с равной частотой (отклонение 3%). Формат передачи – 10 разрядов (старт, 8 бит со старшего, стоп). Передача осуществляется формированием на линии передачи старт импульса блоком передатчика модуля UART. Далее приемник осуществляет прием данных побитно в середине передающего импульс. (существуют системы, в которых прием осуществляется в 3-х точках, а истинное значение определяется по можеритарному методу). Передача заканчивается выставлением стоп бита. При данном обмене 2 устройства полноценны.

3) режим «3». Асинхронный полнодуплексный обмен данными в 11 разрядном формате данных: старт, 8 бит, бит пользователя, стоп бит. Передача старшем разрядом вперед. Бит пользователя организуется для контроля передачи данных (флаг ошибки), по которому определяется точность передачи данных.

4) все остальные режимы аналогичны предыдущему. 2 подрежима определяют тактируемую сетку работы интерфейса (от системной тактовой частоты, независимо от работы всех модулей (таймера, модули PCA).

Работа с интерфейсом возможна в 2 режимах:

1) аппаратный. Цифровое устройство имеет встроенный UART, в котором с помощью регистров управления задается режим работы, организация функционирования. Работа сводится в 2 этапа:

а)инициализация модуля.

б)передача данных посредствам модуля

Все операции выполняются автоматически.

2) программный. Организация старт и стоп бит, организация передачи данных, математическое выполнение битов точности вычисления.

Применение UART: соединение цифровых устройств с вычислительной машиной (COM-порт). Соединение осуществляется через специальное согласование уровней (MAX 232). В системе безопасности для соединения удаленных датчиков к контрольным панелям (RS 485).

Достоинства UART:

--простое согласование с драйверами вычислительной системы.

--высокая дальность передачи.

--широкое распространение.

Недостатки:

--низкая скорость передачи.

--сложность формирования программного интерфейса.

глава 9: Применение МП техники

Основное назначение применения:

--гибкое изменение параметров работы готового изделия

--высокая ремонтопригодность

--высокое обеспечение защиты авторских прав

--создание систем, работающих в режиме реального времени

--организации системы с параллельной обработкой данных.

В общем виде этапы проектирования МПС выглядит следующим образом:

При формировании изделия формируется аппаратная и программная часть.

Формирование технического задания.

Особенностью МПС является то, что их возможности программирования позволяют заложить заказчику максимальные функции управления. В технических требованиях закладывается экономическая целесообразность, функциональные возможности, основные технические условия работы. Определяются все входные управляющие сигналы, а также реакция на них, формирование выходных. Формируются требования к исполняемым типам программных средств. Заданные параметры ТЗ являются конечными. Если в ходе создания системы появляются дополнительные условия, то данные условия подписываются в дополнительном задании.

Дата добавления: 2014-01-05