러시아어 I2C 인터페이스 설명

현대의 가전 제품, 산업용 전자 제품 및 다양한 통신 장비에서 제품은 사실상 관련이 없지만 유사한 솔루션을 만날 수 있습니다. 예를 들어, 거의 모든 시스템에는 다음이 포함됩니다.

• 대부분의 경우 단일 칩 마이크로 컴퓨터 인 특정 "스마트"제어 노드.
• 버퍼 LCD, RAM, I / O 포트, EEPROM 또는 특수 데이터 변환기와 같은 범용 노드;
• 비디오 및 라디오 시스템을위한 디지털 튜닝 및 신호 처리 체계를 포함하여 특정 노드.

애플리케이션을 최적화하는 방법은 무엇입니까?

디자이너와 제조업체 자체의 이익을 위해 이러한 공통 솔루션을 최대한 활용하고 다양한 장비의 전반적인 성능을 향상시키고 사용되는 회로를 단순화하기 위해 Philips는 가장 생산적인 마이크로 회로 제어를 제공하는 매우 간단한 2 와이어 양방향 버스를 개발하는 목표를 설정했습니다. 이 버스는 I2C 인터페이스를 통한 데이터 전송 을 제공합니다.

현재까지이 제조업체의 범위에는 I2C와 호환되고 나열된 카테고리 중 하나에서 작동하도록 설계된 150 개 이상의 CMOS 및 바이폴라 소자가 포함됩니다. I2C 인터페이스는 처음에는 모든 호환 장치에 내장되어 있기 때문에 특별한 버스를 사용할 때 어려움없이 서로 연락을 취할 수 있습니다. 이러한 설계 솔루션의 사용으로 인해 다양한 장비의 커플 링 문제를 충분히 해결할 수 있었으며 이는 디지털 시스템 개발에있어 매우 일반적입니다.

주요 이점

UART, SPI, I2C 인터페이스에 대한 설명을 간략하게 살펴 본다하더라도 후자의 장점을 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

• 작동하려면 동기화와 데이터라는 두 줄만 있으면됩니다. 앞으로는 그러한 버스에 연결된 모든 장치를 프로그램하여 완전히 고유 한 주소를 지정할 수 있습니다. 언제든지 마스터가 마스터 송신기 또는 마스터 수신기로 작동 할 수 있도록하는 간단한 관계가 있습니다.
• 이 버스는 동시에 여러 리더를 보유 할 수있는 능력을 제공하며, 충돌을 결정하는 데 필요한 모든 수단을 제공하며 둘 이상의 호스트가 동시에 정보를 전송하는 경우 데이터 손상을 방지하기위한 중재를 제공합니다. 표준 모드에서는 직렬 8 비트 데이터 만 100kbit / s 이하의 속도로 전송되며 고속 모드에서는이 임계 값을 4 배로 늘릴 수 있습니다.
• 칩에는 특수 내장 필터가 사용되어 효과적으로 버스트를 억제하고 최대 데이터 무결성을 보장합니다.
• 하나의 버스에 연결할 수있는 최대 가능한 칩 수는 최대 용량 인 400pF에 의해서만 제한됩니다.

디자이너를위한 이점

모든 호환 가능한 초소형 회로뿐만 아니라 I2C 인터페이스는 기능 다이어그램부터 최종 프로토 타입까지 개발 프로세스의 속도를 크게 향상시킵니다. 가능한 모든 추가 회로를 사용하지 않고 이러한 초소형 회로를 버스에 직접 연결할 수 있기 때문에 다양한 장치를 버스에서 분리하고 연결하여 프로토 타입 시스템을 더욱 현대화하고 수정할 수있는 범위가 있음에 유의해야합니다.

I2C 인터페이스를 구별하는 많은 장점이 있습니다. 이 설명을 통해 특히 디자이너에게 다음과 같은 이점을 알 수 있습니다.

• 기능 다이어그램 의 블록은 초소형 회로와 완전히 일치하며 동시에 기능적 요소에서 기본 요소로의 충분히 신속한 전환이 보장됩니다.
• 버스가 이미 특수 칩에 통합되어 있기 때문에 버스 인터페이스를 개발할 필요가 없습니다.
• 정보 전송 및 프로토콜 장치에 대한 통합 프로토콜을 통해 시스템을 완벽하게 프로그래밍 할 수 있습니다.
• 필요한 경우 동일한 유형의 칩을 완전히 다른 응용 프로그램에서 사용할 수 있습니다.
• 설계자가 모든 종류의 미세 회로뿐만 아니라 가장 많이 사용되는 기능 블록을 신속하게 파악할 수 있기 때문에 총 개발 시간이 크게 단축됩니다.
• 원하는 경우 시스템에서 칩을 추가하거나 제거 할 수 있으며 동시에 한 버스에 연결된 다른 장비에 많은 영향을 미치지 않습니다.
• 소프트웨어 개발의 총 시간은 재사용 가능한 소프트웨어 모듈의 라이브러리를 사용할 수 있기 때문에 현저히 줄어들 수 있습니다.

무엇보다 I2C 인터페이스가 다른 오류 및 추가 디버깅을 진단하는 매우 간단한 절차를 알아 두는 것이 중요합니다. 설명에 따르면 필요한 경우 장비의 작동에있어 사소한 편차를 아무런 문제없이 즉시 모니터링 할 수 있으므로 그에 따라 적절한 조치를 취할 수 있습니다. 특히 I2C 인터페이스를 사용하여 배터리 전원을 제공하는 다양한 휴대용 장비 및 시스템에 특히 적합한 특수 솔루션을 디자이너가 받는다는 점도 주목할 가치가있다. 러시아어로 된 설명은 그 사용으로 다음과 같은 중요한 이점을 제공 할 수 있음을 나타냅니다.

• 발생하는 간섭에 대해 충분히 높은 수준의 내성.
• 매우 낮은 에너지 소비.
• 가장 넓은 전원 전압 범위.
• 넓은 온도 범위.

기술자를위한 이점

디자이너뿐만 아니라 기술자도 최근에 특수화 된 I2C 인터페이스를 사용하기 시작했습니다. 러시아어로 된 설명은이 범주의 전문가에게 제공되는 다소 다양한 장점을 나타냅니다.

• 이 인터페이스를 갖춘 표준 2 선식 직렬 버스는 미세 회로 사이의 연결을 최소화 할 수 있습니다. 즉 접점이 적고 트랙 수가 적기 때문에 인쇄 회로 기판의 가격이 저렴 해지고 치수가 훨씬 작아집니다.
• 완전히 통합 된 I2C 인터페이스 LCD1602 또는 일부 다른 옵션은 주소 디코더뿐만 아니라 기타 외부 소형 로직을 완전히 제거합니다.
• 버스가 조립 라인의 컴퓨터에 연결될 수 있기 때문에 그러한 버스에서 여러 호스트를 동시에 사용함으로써 장비의 테스트 및 후속 구성을 크게 가속화 할 수 있습니다.
• VSO, SO 및 특수 DIL 패키지에서이 인터페이스와 호환되는 인터페이스를 사용할 수 있으므로 장치 크기에 대한 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다.

이것은 LCD1602와 다른 것들의 I2C 인터페이스를 구별하는 장점의 짧은 목록 일뿐입니다. 또한 호환 가능한 칩은 사용 된 시스템의 유연성을 크게 향상시켜 다양한 장비 옵션을 매우 간단하게 설계 할 수있을뿐만 아니라 비교적 쉬운 업그레이드를 통해 현대 수준의 개발을 지원할 수 있습니다. 따라서 특정 기본 모델을 기초로 다른 장비의 전체 제품군을 개발할 수 있습니다.

추가 장비 업그레이드 및 기능 확장은 Arduino 2C 인터페이스 또는 일부 사용 가능한 목록을 사용하여 해당 칩의 버스에 대한 표준 연결을 통해 수행 할 수 있습니다. 더 큰 ROM이 필요한 경우,이 경우에는 증가 된 ROM 용량을 갖는 다른 마이크로 컨트롤러를 선택하는 것으로 충분할 것이다. 업데이트 된 칩은 필요에 따라 이전 칩을 완전히 대체 할 수 있기 때문에 장비에 새로운 특성을 쉽게 추가하거나 오래된 칩의 일반적인 분리와 새로운 장비로의 대체를 통해 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.

ACCESS.bus

버스가 2 선식 특성을 갖고 있으며 프로그램 주소 지정의 가능성이 있기 때문에 ACCESS.bus에서 가장 이상적인 플랫폼 중 하나는 I2C 인터페이스입니다. 이 장치의 사양 (러시아어 설명은이 기사에서 제공됨)은 표준 4 핀 커넥터를 사용하여 다양한 주변 장치를 컴퓨터에 연결하기 위해 활발히 사용되는 RS-232C 인터페이스 대신 훨씬 저렴하게 사용할 수 있습니다.

사양 소개

마이크로 컨트롤러를 사용하는 최신 8 비트 제어 애플리케이션의 경우 몇 가지 설계 기준을 설정할 수 있습니다.

• 대부분의 경우 전체 시스템은 메모리 및 모든 종류의 I / O 포트를 포함하여 하나의 마이크로 컨트롤러와 기타 주변 장치를 포함합니다.
• 한 시스템 내에서 여러 장치를 결합하는 데 드는 총 비용은 최소화해야합니다.
• 관리 기능을 위임받은 시스템은 고속 정보 전송을 요구하지 않습니다.
• 전반적인 효율은 선택한 장비 및 연결 버스의 특성에 따라 직접적으로 다릅니다.

위의 기준을 완전히 충족하는 시스템을 개발하려면 직렬 I2C 인터페이스가 사용될 버스를 사용해야합니다. 직렬 버스가 병렬 대역폭을 가지고 있지 않음에도 불구하고 적은 수의 연결과 칩 접촉이 필요합니다. 동시에 버스에는 연결 전선뿐만 아니라 시스템 내에서 통신을 제공하는 데 필요한 다양한 절차와 형식이 포함되어 있음을 잊지 마십시오.

I2C 소프트웨어 에뮬레이션 또는 해당 버스를 사용하는 통신 장치에는 다양한 충돌, 손실 또는 정보 차단을 방지 할 수있는 특정 프로토콜이 있어야합니다. 빠른 장치는 느린 장치와 통신 할 수 있어야하며 시스템은 연결된 장치에 의존해서는 안됩니다. 그렇지 않으면 모든 개선 및 수정을 사용할 수 없기 때문입니다. 또한 어떤 장치가 현재 버스를 제어하고 있는지 그리고 어떤 시점에서 버스를 제어 하는지를 결정할 수있는 절차를 개발해야합니다. 또한 서로 다른 클럭 주파수를 갖는 여러 디바이스가 동일한 버스에 연결되어있는 경우 동기화 소스를 결정해야합니다. 이러한 모든 기준은 AVR 및이 목록의 다른 I2C 인터페이스에 해당합니다.

기본 개념

I2C 버스는 사용 된 모든 칩 기술을 지원할 수 있습니다. 인터페이스 I2C LabVIEW 및 이와 유사한 것들은 데이터 전송 및 동기화 (데이터 및 데이터 동기화)를 위해 두 줄의 사용을 제공합니다. 이러한 방식으로 연결된 모든 장치는 LCD 버퍼, 마이크로 컨트롤러, 메모리 또는 키보드 인터페이스에 관계없이 고유 한 주소로 인식되며 어떤 목적에 따라 수신자 또는 송신기로 작동 할 수 있습니다 이 장비는 의도 된 것입니다.

대부분의 경우 LCD 버퍼는 표준 수신기이며 메모리는 다양한 데이터를 수신 할뿐만 아니라 전송할 수도 있습니다. 정보 이동 과정에서 악기는 노예와 주인으로 분류 될 수 있습니다.

이 경우 마스터는 데이터 전송을 시작하고 동기화 신호를 생성하는 장치라고합니다. 동시에, 어 드레서 블 디바이스는 슬레이브로 간주됩니다.

I2C 통신 인터페이스는 여러 선도적 인 장치 즉, 버스를 관리 할 수있는 둘 이상의 장치가 연결될 수 있도록합니다. 하나의 버스에서 하나 이상의 마이크로 컨트롤러를 사용할 수있는 가능성은 특정 시점에 둘 이상의 마스터가 전송 될 수 있음을 나타냅니다. 이러한 상황이 발생할 때 나타날 수있는 잠재적 인 혼란을 제거하기 위해 I2C 인터페이스를 사용하는 전문 중재 절차가 개발됩니다. 익스팬더 (expander) 및 다른 장치는 설치 규칙 I (program of installation I)에 따라 버스에 장치를 연결합니다.

클럭 신호의 생성은 마스터의 책임이며, 데이터 전송 중에 각각의 신호를 생성합니다. 장래에는 느린 슬레이브 장치 나 충돌이 발생했을 때 다른 마스터가 "끌어 당긴"경우에만 변경 될 수 있습니다.

일반 설정

SCL과 SDA는 모두 풀 - 업 저항을 사용하여 포지티브 전원에 연결된 양방향 라인이다. 타이어가 완전히 비어 있으면 각 줄은 높은 위치에 있습니다. 버스에 연결된 장치의 출력 단계는 오픈 드레인 또는 오픈 컬렉터 여야 편집 기능을 제공 할 수 있습니다 .I2C 인터페이스를 통한 정보는 고속 모드에서 표준 속도로 400kbit / s 이하의 속도로 전송할 수 있습니다 100 kbit / s를 초과하지 않아야합니다. 버스에 동시에 연결할 수있는 장치의 총 수는 하나의 매개 변수에만 의존합니다. 이것은 400pF 이하의 라인 용량입니다.

확인

확인 응답은 데이터 전송 프로세스의 필수 절차입니다. 마스터는 해당 동기화 펄스를 생성하고, 송신기는이 클록 동안 SDA 라인을 확인으로 해제합니다. 이 후 수신기는 안정적으로 낮은 상태의 동기 펄스의 하이 상태에서 SDA 라인을 안정적으로 유지해야한다. 이 경우 항상 설치 및 유지 시간을 고려해야합니다.

대부분의 경우, 주소가 지정된 수신자는 각 바이트를 수신 한 후에 반드시 확인을 생성해야하며 여기서 유일한 예외는 패킷 시작에 CBUS 주소가 포함 된 경우입니다.

슬레이브 수신기가 자신의 주소 확인을 보낼 수있는 능력이 없다면, 데이터 라인을 하이 상태로 두어야하며, 이후 마스터는 모든 정보의 전송을 방해하는 "정지"신호를 낼 수 있습니다. 주소가 확인되었지만 슬레이브가 더 이상 데이터를 오랫동안 사용할 수 없으면 소포도 중단되어야합니다. 이를 위해 슬레이브는 다음에 수신 된 바이트를 확인하지 않고 데이터 라인을 하이 상태로 남겨두기 때문에 마스터가 정지 신호를 생성하게된다.

전송 절차에서 마스터 수신기가 제공되면, 그 경우 슬레이브에게 전송의 끝을 알려야하며 마지막 수신 바이트를 확인하지 않아야한다. 이 경우 슬레이브 송신기는 데이터 라인을 즉시 해제하여 마스터가 "정지"신호를 보내거나 "시작"신호를 다시 반복 할 수있게합니다.

장비의 사용 가능 여부를 확인하려면, 위의 사진에서와 같이, 아두 이노 I2C 인터페이스 스케치의 표준 예를 입력하려고 할 수 있습니다.

중재

리드는 타이어의 완전한 해방 후 포워딩 정보를 시작할 수 있지만, 두 개 이상의 선도적 인 최소 유지 시간에 시작 신호의 생성을 보낼 수 있습니다. 이것은 결국 버스에 명확한 신호 "시작"에 연결됩니다.

SCL-버스가 높은 상태가 될 때까지 작업은 중재 버스 SDA에 그 순간을 실시했다. 선두 중 하나가 낮은 데이터 라인을 전송하기 시작하지만, 다른 경우 - SDL의 상태가 자신의 확장의 높은 적절한 상태가 아니기 때문에 높은, 다음 후자는, 그것은 완전히 분리됩니다.

중재 연속 몇 비트를 수행 할 수있다. 때문에 제 주소가 다음 데이터를 송신하고 있다는 사실을 중재 어드레스 말까지 지속 기간을 가질 수 있고, 그것이 동일한 장치를 선행하여 해결 될 경우,이 경우, 중재 부와 각종 데이터를 취한다. 이 때문에 중재의 계획 데이터는 어떤 충돌시 손실되지 않습니다.

마스터가 중재를 잃으면,이 경우는 최종 바이트 동기화 펄스 SCL을 발행 할 수 있으며,있는 손실 된 액세스 할 수 있습니다.