Орчин үеийн гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, үйлдвэрлэлийн электроник болон төрөл бүрийн харилцаа холбооны тоног төхөөрөмжид ижил төстэй шийдлүүдийг ихэвчлэн олж болно, гэхдээ бүтээгдэхүүнүүд нь бараг хамааралгүй байж болно. Жишээлбэл, бараг бүх системд дараахь зүйлс орно:
- тодорхой "ухаалаг" удирдлагын нэгж, ихэнх тохиолдолд нэг чиптэй микрокомпьютер;
- LCD буфер, RAM, I/O портууд, EEPROM эсвэл зориулалтын өгөгдөл хувиргагч зэрэг ерөнхий зориулалтын бүрэлдэхүүн хэсгүүд;
- видео болон радио системд зориулсан дижитал тааруулах, дохио боловсруулах хэлхээ зэрэг тусгай бүрэлдэхүүн хэсгүүд.
Тэдний програмыг хэрхэн оновчтой болгох вэ?
Дизайнерууд болон үйлдвэрлэгчдийн ашиг тусын тулд эдгээр нийтлэг шийдлүүдийг ашиглах, мөн төрөл бүрийн техник хангамжийн ерөнхий гүйцэтгэлийг сайжруулах, хэрэглээний хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хялбарчлахын тулд Philips хамгийн энгийн хоёр утастай хоёр чиглэлтэй төхөөрөмжийг хөгжүүлэхээр зорьсон. чип хоорондын хамгийн бүтээмжийг хангадаг автобусхяналт. Энэ автобус нь I2C интерфэйсээр өгөгдөл дамжуулах боломжийг олгодог.
Өнөөдөр үйлдвэрлэгчийн бүтээгдэхүүний төрөлд 150 гаруй CMOS, мөн I2C-тэй нийцтэй, жагсаасан аль ч ангилалд ажиллах зориулалттай хоёр туйлт төхөөрөмжүүд багтсан байна. I2C интерфэйс нь эхлээд бүх нийцтэй төхөөрөмжүүдэд суурилагдсан бөгөөд үүний ачаар тэд тусгай автобус ашиглан бие биетэйгээ хялбархан холбогдож чадна гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийм дизайны шийдлийг ашигласнаар дижитал системийг хөгжүүлэхэд нэлээд түгээмэл тохиолддог янз бүрийн тоног төхөөрөмжтэй холбогдох нэлээд олон тооны асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болсон.
Үндсэн ашиг тус
Та UART, SPI, I2C интерфэйсүүдийн товч тайлбарыг харвал сүүлийнх нь дараах давуу талуудыг онцолж болно:
- Ажиллахын тулд синхрончлол болон өгөгдөл гэсэн хоёр мөр л хэрэгтэй. Ийм автобусанд холбогдсон ямар ч төхөөрөмжийг програмын дагуу бүрэн өвөрмөц хаяг руу чиглүүлэх боломжтой. Ямар ч үед мастерууд мастер дамжуулагч эсвэл хүлээн авагчийн үүргийг гүйцэтгэх энгийн харилцаатай байдаг.
- Энэ автобус нь нэгэн зэрэг хэд хэдэн мастертай байх боломжийг олгодог бөгөөд мөргөлдөөнийг тодорхойлоход шаардлагатай бүх хэрэгслээр хангадаг бөгөөд хоёр ба түүнээс дээш мастерууд нэгэн зэрэг мэдээлэл дамжуулж эхлэх тохиолдолд мэдээллийн эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх арбитраар хангадаг. Стандарт горимдЗөвхөн цуваа 8 битийн өгөгдөл дамжуулалтыг 100 кбит/с-аас ихгүй хурдаар хангадаг бөгөөд хурдан горимд энэ босгыг дөрөв дахин нэмэгдүүлэх боломжтой.
- Чипс нь хэт их хүчдэлийг үр дүнтэй дарж, өгөгдлийн бүрэн бүтэн байдлыг хангадаг тусгай суурилуулсан шүүлтүүр ашигладаг.
- Нэг автобусанд холбох боломжтой чипүүдийн хамгийн их тоо нь зөвхөн 400 pF-ын боломжит хүчин чадлаар хязгаарлагддаг.
Барилгачдын ашиг тус
I2C интерфэйс болон бүх нийцтэй чипүүд нь функциональ диаграммаас эхлээд эцсийн прототип хүртэл хөгжүүлэх процессыг ихээхэн хурдасгаж чадна. Үүний зэрэгцээ, ийм микро схемийг бүх төрлийн нэмэлт хэлхээг ашиглахгүйгээр автобусанд шууд холбох боломжтой тул төрөл бүрийн төхөөрөмжийг салгаж, холбох замаар прототип системийг цаашид шинэчлэх, өөрчлөх зайг хангаж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. автобус.
I2C интерфейсийг бусдаас ялгарах олон давуу тал бий. Тодорхойлолт нь бүтээгчид дараах давуу талуудыг харах боломжийг танд олгоно:
- Функциональ диаграм дээрх блокууд нь микро схемд бүрэн нийцэж байгаа бөгөөд үүний зэрэгцээ функциональаас үндсэн рүү нэлээд хурдан шилжих боломжтой.
- Автобусыг тусгай чипүүдэд аль хэдийн нэгтгэсэн тул автобусны интерфейсийг хөгжүүлэх шаардлагагүй.
- Нэгдсэн холбооны протоколууд болонтөхөөрөмжийн хаяглалт нь системийг программ хангамжаар бүрэн тодорхойлох боломжийг олгодог.
- Шаардлагатай бол ижил төрлийн микро схемүүдийг огт өөр хэрэглээнд ашиглаж болно.
- Дизайнерууд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг функциональ блокууд болон төрөл бүрийн микро схемүүдийг хурдан мэддэг болсон тул боловсруулах нийт хугацаа мэдэгдэхүйц багассан.
- Хэрэв хүсвэл та системээс чип нэмэх эсвэл хасах боломжтой ба тэр үед нэг автобусанд холбогдсон бусад төхөөрөмжид тийм ч их нөлөө үзүүлэхгүй.
- Дахин ашиглах боломжтой програм хангамжийн модулиудын номын сантай болсноор програм хангамж боловсруулах нийт хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой.
Бусад зүйлсийн дотор I2C интерфэйсийг ялгаж өгдөг, гарсан алдааг оношлох, цаашдын дибаг хийх маш энгийн процедурыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тодорхойлолт нь хэрэв шаардлагатай бол ийм тоног төхөөрөмжийн үйл ажиллагаанд бага зэргийн хазайлтыг ямар ч хүндрэлгүйгээр шууд хянаж, зохих арга хэмжээг авч болно. Загвар зохион бүтээгчид тусгай шийдлүүдийг олж авдаг бөгөөд ялангуяа I2C интерфэйсийг ашиглан батерейны хүчээр хангадаг төрөл бүрийн зөөврийн төхөөрөмж, системд нэлээд сонирхолтой байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Орос хэл дээрх тайлбар нь түүний хэрэглээ нь дараахь чухал давуу талыг өгөх боломжийг танд олгоно:
- Гэнэтийн аливаа хөндлөнгийн оролцоонд хангалттай өндөр эсэргүүцэлтэй.
- Эцэст ньэрчим хүчний хэрэглээ бага.
- Хамгийн өргөн тэжээлийн хүчдэлийн хүрээ.
- Температурын өргөн хүрээ.
Технологичдын ашиг тус
Зөвхөн дизайнерууд төдийгүй технологичид сүүлийн үед төрөлжсөн I2C интерфэйсийг нэлээд олон удаа ашиглаж эхэлснийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Орос хэл дээрх тайлбар нь энэ ангиллын мэргэжилтнүүдийн өгдөг нэлээд өргөн хүрээний давуу талыг харуулж байна:
- Энэ интерфэйстэй стандарт хоёр утастай цуваа автобус нь IC-ийн хоорондын холболтыг багасгаж, цөөн тооны тээглүүр, цөөхөн зам шаардлагатай гэсэн үг бөгөөд ПХБ-ыг хямд, хамаагүй жижиг болгодог.
- Бүрэн нэгдсэн I2C интерфэйс LCD1602 эсвэл өөр сонголт нь хаяг декодлогч болон бусад гадаад жижиг логикийн хэрэгцээг бүрмөсөн арилгадаг.
- Ийм автобусанд хэд хэдэн мастеруудыг зэрэг ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь уг автобусыг угсрах шугамын компьютерт холбох боломжтой тул туршилт болон дараагийн тоног төхөөрөмжийн тохиргоог ихээхэн хурдасгадаг.
- VSO, SO болон захиалгат DIL багцуудад энэ интерфэйстэй нийцэх IC-ууд байгаа нь төхөөрөмжийн хэмжээсийн шаардлагыг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна.
Энэ бол LCD1602 болон бусад төхөөрөмжийн I2C интерфейсийг ялгах давуу талуудын товч жагсаалт юм. Нэмж дурдахад нийцтэй чипүүд нь ашигласан системийн уян хатан байдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтойтөрөл бүрийн тоног төхөөрөмжийн сонголтуудын маш энгийн загвар, түүнчлэн одоогийн түвшинд хөгжлийг цаашид дэмжихийн тулд харьцангуй хялбар шинэчлэлтүүд. Тиймээс тодорхой үндсэн загварыг үндэс болгон өөр өөр тоног төхөөрөмжийн бүхэл бүтэн гэр бүлийг хөгжүүлэх боломжтой.
Тоног төхөөрөмжийн цаашдын шинэчлэл, түүний функцийг өргөжүүлэх ажлыг Arduino 2C интерфэйс эсвэл боломжтой жагсаалтаас бусад зүйлийг ашиглан холбогдох микро схемийн автобусанд стандарт холболтоор хийж болно. Хэрэв илүү том ROM шаардлагатай бол ROM-той өөр микроконтроллер сонгоход л хангалттай. Шаардлагатай бол шинэчлэгдсэн чипүүд хуучин чипүүдийг бүрэн орлуулах боломжтой тул та хуучирсан чипүүдийг салгаж, шинэ тоног төхөөрөмжөөр солих замаар тоног төхөөрөмжид хялбархан шинэ функц нэмэх эсвэл ерөнхий гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэх боломжтой.
ACCESS.bus
Автобус нь хоёр утастай, мөн программ хаяглах боломжтой тул ACCESS.bus-ийн хамгийн тохиромжтой платформуудын нэг нь I2C интерфейс юм. Энэхүү төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлтүүд (орос хэл дээрх тайлбарыг нийтлэлд өгсөн) нь стандарт дөрвөн зүү холбогч ашиглан төрөл бүрийн дагалдах төхөөрөмжүүдийг компьютерт холбоход өмнө нь идэвхтэй ашиглагдаж байсан RS-232C интерфейсээс хамаагүй хямд хувилбар болгож байна.
Үзүүлэлтийн танилцуулга
Орчин үеийн хэрэглээнд зориулагдсанМикроконтроллер ашигладаг 8 битийн удирдлага нь дизайны зарим шалгуурыг тохируулах боломжтой:
- бүрэн систем нь ихэвчлэн нэг микроконтроллер болон санах ой болон төрөл бүрийн оролт/гаралтын портуудыг багтаасан бусад дагалдах төхөөрөмжүүдийг агуулдаг;
- өөр өөр төхөөрөмжүүдийг нэг системд нэгтгэх нийт зардлыг аль болох багасгах хэрэгтэй;
- функцуудыг хянадаг систем нь өндөр хурдны мэдээлэл дамжуулах хэрэгцээг хангадаггүй;
- нийт үр ашиг нь сонгосон төхөөрөмж болон холбогдох автобусны шинж чанараас шууд хамаарна.
Жагсаалтад орсон шалгуурыг бүрэн хангасан системийг зохион бүтээхийн тулд та I2C цуваа интерфэйсийг ашиглах автобус ашиглах хэрэгтэй. Хэдийгээр цуваа автобус нь параллель автобусны зурвасын өргөнгүй боловч цөөн холболт, цөөн чип зүү шаарддаг. Үүний зэрэгцээ автобус нь зөвхөн холболтын утаснууд төдийгүй систем доторх харилцаа холбоог хангахад шаардлагатай янз бүрийн журам, форматуудыг агуулдаг гэдгийг бүү мартаарай.
I2C интерфэйсийн программ хангамжийн эмуляц эсвэл харгалзах автобусыг ашиглан харилцдаг төхөөрөмжүүд нь мэдээллийн мөргөлдөх, алдах, хаагдахаас урьдчилан сэргийлэх тусгай протоколтой байх ёстой. Хурдан төхөөрөмжүүд нь удаан төхөөрөмжтэй харилцах чадвартай байх ёстой бөгөөд систем нь үүнээс хамаарах ёсгүйүүнтэй холбогдсон төхөөрөмжөөс, өөрөөр хэлбэл бүх сайжруулалт, өөрчлөлтийг ашиглах боломжгүй болно. Мөн автобусны хяналтыг яг ямар төхөөрөмж, ямар үед гүйцэтгэж байгааг тогтооход бодитой нийцэх журмыг боловсруулах шаардлагатай байна. Нэмж дурдахад, өөр өөр давтамжтай өөр өөр төхөөрөмжүүд нэг автобусанд холбогдсон бол та түүний синхрончлолын эх үүсвэрийг шийдэх хэрэгтэй. Эдгээр бүх шалгуурыг AVR болон энэ жагсаалтын бусад бүх төхөөрөмжийн I2C интерфейс хангасан.
Үндсэн ойлголт
I2C автобус нь ашигласан ямар ч чип технологийг дэмжих боломжтой. I2C LabVIEW интерфейс болон үүнтэй төстэй бусад зүйлс нь мэдээлэл дамжуулах хоёр шугамыг ашиглах боломжийг олгодог - өгөгдөл, синхрончлол. Ийм байдлаар холбогдсон аливаа төхөөрөмж нь LCD буфер, микроконтроллер, санах ой, гарны интерфейс эсэхээс үл хамааран өөрийн өвөрмөц хаягаар танигддаг бөгөөд энэ төхөөрөмжид зориулагдсан зүйлээс хамааран хүлээн авагч эсвэл дамжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Ихэнх тохиолдолд LCD буфер нь стандарт хүлээн авагч бөгөөд санах ой нь зөвхөн хүлээн авахаас гадна янз бүрийн өгөгдлийг дамжуулах боломжтой. Бусад зүйлсийн дотор мэдээллийг зөөх үйл явцын дагуу төхөөрөмжүүдийг боол болон мастер гэж ангилж болно.
Энэ тохиолдолд мастер нь өгөгдөл дамжуулалтыг эхлүүлж, мөн үүсгэгч төхөөрөмж юм.синхрончлолын дохио. Энэ тохиолдолд хаяглах боломжтой аливаа төхөөрөмжийг үүнтэй холбоотой боол гэж үзнэ.
I2C холбооны интерфэйс нь нэг дор хэд хэдэн мастеруудыг ажиллуулах боломжийг олгодог, өөрөөр хэлбэл автобусыг удирдах чадвартай нэгээс олон төхөөрөмж түүнд холбогдох боломжтой. Нэг автобусанд нэгээс олон микроконтроллер ашиглах чадвар нь ямар ч үед нэгээс олон мастерийг дамжуулах боломжтой гэсэн үг юм. Ийм нөхцөл байдал үүссэн үед үүсч болзошгүй эмх замбараагүй байдлыг арилгахын тулд I2C интерфейсийг ашигладаг арбитрын тусгай журмыг боловсруулсан. Өргөтгөх төхөөрөмж болон бусад төхөөрөмжүүд нь утсан холболтын дүрэм гэж нэрлэгддэг дагуу автобусанд төхөөрөмжүүдийг холбох боломжийг олгодог.
Цагийн дохиог үүсгэх нь мастерийн үүрэг бөгөөд өгөгдөл дамжуулах явцад мастер бүр өөрийн дохиог үүсгэдэг бөгөөд мөргөлдөх үед удаан боол эсвэл өөр мастер түүнийг "татах" тохиолдолд л дараа нь өөрчлөгдөх боломжтой.
Ерөнхий параметрүүд
SCL болон SDA хоёулаа татах резистор бүхий эерэг тэжээлийн эх үүсвэрт холбогдсон хоёр чиглэлтэй шугамууд юм. Дугуй туйлын чөлөөтэй байх үед мөр бүр өндөр байрлалд байна. Автобусанд холбогдсон төхөөрөмжүүдийн гаралтын үе шатууд нь утастай AND функцийг хангахын тулд задгай суваг эсвэл задгай коллектортой байх ёстой. I2C интерфейсээр дамжуулан мэдээллийг 400 kbps-аас ихгүй хурдтайгаар дамжуулах боломжтой.хурдан горим, харин стандарт хурд нь 100 kbps-аас хэтрэхгүй. Автобусанд нэгэн зэрэг холбогдох төхөөрөмжүүдийн нийт тоо нь зөвхөн нэг параметрээс хамаарна. Энэ нь шугамын багтаамж бөгөөд 400 pf-ээс ихгүй байна.
Баталгаажуулах
Баталгаажуулалт нь өгөгдөл дамжуулах процесст заавал хийх журам юм. Энэ синхрончлолын импульсийн үед дамжуулагч SDA шугамыг гаргах үед мастер тохирох синхрончлолын импульсийг үүсгэдэг. Үүний дараа хүлээн авагч нь SDA шугамыг цагийн өндөр горимд тогтвортой бага төлөвт тогтвортой байлгах ёстой. Энэ тохиолдолд тохиргоогоо хийж, цагийг анхаарч үзээрэй.
Ихэнх тохиолдолд хаяглагдсан хүлээн авагч нь хүлээн авсан байт бүрийн дараа мэдэгдэл гаргах нь зайлшгүй бөгөөд зөвхөн дамжуулалтын эхэнд CBUS хаяг орсон тохиолдолд л үл хамаарах зүйл байдаг.
Хэрэв хүлээн авагч-боол өөрийн хаягийн баталгаажуулалтыг илгээх боломжгүй бол өгөгдлийн шугамыг өндөрт үлдээж, дараа нь мастер "Зогс" дохио өгөх боломжтой бөгөөд энэ нь илгээлтийг тасалдуулж болзошгүй юм. бүх мэдээлэл. Хэрэв хаягийг баталгаажуулсан боловч боол удаан хугацааны турш дахиж мэдээлэл хүлээн авах боломжгүй бол мастер илгээлтийг тасалдах ёстой. Үүнийг хийхийн тулд боол дараагийн хүлээн авсан байтыг хүлээн зөвшөөрөхгүй бөгөөд зүгээр л мөрийг орхиноөндөр байгаа нь мастерийг зогсоох дохио үүсгэхэд хүргэдэг.
Хэрэв шилжүүлгийн журамд мастер-хүлээн авагч байхаар заасан бол энэ тохиолдолд дамжуулалтын төгсгөлийн талаар боолд мэдэгдэх ёстой бөгөөд энэ нь хамгийн сүүлд хүлээн авсан байтыг хүлээн зөвшөөрөхгүй байх замаар хийгддэг. Энэ тохиолдолд боол дамжуулагч өгөгдлийн шугамыг нэн даруй суллаж, мастер "Зогс" дохио өгөх эсвэл "Эхлүүлэх" дохиог дахин давтах боломжтой.
Тоног төхөөрөмж ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд дээрх зурган дээрх шиг Arduino дээрх I2C интерфейсийн схемийн стандарт жишээг оруулахыг оролдож болно.
Арбитр
Мастерууд автобус бүрэн чөлөөтэй болсны дараа л мэдээлэл илгээж эхлэх боломжтой боловч хоёр ба түүнээс дээш мастерууд саатуулах хамгийн бага хугацаанд эхлэх дохиог үүсгэж болно. Үүний үр дүнд автобусанд тодорхой "Эхлүүлэх" дохио гарч ирнэ.
SCL автобус өндөр байх үед SDA автобус дээр арбитр ажилладаг. Хэрэв мастеруудын нэг нь өгөгдлийн шугам дээр доод түвшнийг дамжуулж эхэлбэл нөгөө нь өндөр байвал SDL төлөв нь түүний дотоод шугамын өндөр төлөвтэй тохирохгүй тул сүүлийнх нь үүнээс бүрэн салгагдана..
Арбитраж хэд хэдэн битээр үргэлжилж болно. Эхлээд хаяг, дараа нь өгөгдөл дамждаг тул арбитр нь хаягийн төгсгөл хүртэл үргэлжлэх боломжтой бөгөөд хэрэв мастерууд хаяглах юм болижил төхөөрөмж, дараа нь өөр өөр өгөгдөл нь арбитрт оролцох болно. Энэ арбитрын схемийн улмаас ямар нэгэн зөрчил гарвал өгөгдөл алдагдахгүй.
Хэрэв мастер арбитрт ялагдвал байт дуусах хүртэл SCL-д цагийн импульс гаргаж, энэ хугацаанд хандалт алдагдсан болно.
