Synchrónna komunikácia I2C - História úprav

Juraj na 07:59, 21. marec 2013

2013-03-21T07:59:04Z

Juraj na 19:54, 16. august 2010

2010-08-16T19:54:32Z

Martinpn na 14:20, 22. jún 2010

2010-06-22T14:20:04Z

Martinpn na 14:19, 22. jún 2010

2010-06-22T14:19:12Z

Martinpn na 14:16, 22. jún 2010

2010-06-22T14:16:21Z

Martinpn na 14:15, 22. jún 2010

2010-06-22T14:15:29Z

BenoL: Vytvorená stránka „==Zbernica I2C== -skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit” -protokol a zbernicu vyvinula firma Philips Semiconductor pôvodne pre svoje TV príjímače v roku 19…“

2010-06-02T12:07:34Z

Vytvorená stránka „==Zbernica I2C== -skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit” -protokol a zbernicu vyvinula firma Philips Semiconductor pôvodne pre svoje TV príjímače v roku 19…“

Nová stránka

==Zbernica I2C==
-skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit”
-protokol a zbernicu vyvinula firma Philips Semiconductor pôvodne pre svoje TV príjímače v roku 1980 za účelom komunikácie medzi IO na jednej DPS pri použití minimálneho množstva pinov
-špecifikácia zbernice I2C je založená na jednoduchých hardvérových štandardoch (nie sú potrebné špeciálne konektory alebo kabeláž) a rovnako jednoduchého softvérového štandardu pre komunikačný protokol
-obvody, ktoré používajú I2C protokol zahŕňajú pamäte EEPROM a RAM, senzory teploty, expandéry portov, hodiny reálneho času, atď
-používa sa tiež ako riadiaca zbernica v obvodoch spracovania signálov, ktoré majú oddelenú dátovú zbernicu, napr. RF tunery, video dekódery a enkódery a audio procesory a kodeky
-zbernica I2C môže pracovať pri troch prenosových rýchlostiach:
::-Slow (pod 100 Kbps)
::-Fast (400 Kbps)
::-High-speed (3.4 Mbps) – protokol označený ako I2C v.2.0
-vzdialenosť komunikujúcich zariadení je limitovaná z dôvodu udržania komunikačnej rýchlosti na 4m približne max. kapacitancia prenosového vedenia je 400pF)
-zbernica používa dva vodiče – Serial Data (SDA) a Serial Clock (SCL)
-synchrónna (signál SCL), multimasterová (aj slave môže byť konfigurovaný tak, aby mohol začať komunikáciu) zbernica s polovičným duplexom
-každý IO na zbernici je identifikovaný svojou adresou, ktorá je v rámci siete jedinečná, preto zbernica I2C nevyžaduje signál CS (chip select) ani ďalšiu logiku
-linky SDA aj SCL sú pripojené na napájacie napätie pomocou tzv. pullup rezistorov
-každé zariadenie na zbernici môže stiahnuť danú linku na nízku úroveň pomocou tranzistorov s otvoreným kolektorom

Topológia zbernice I2C:
[[Súbor:i2c_Topologia_zbernice.png|Topológia zbernice I2C]]

Hardvérová architektúra I2C:
[[Súbor:i2c_Hardverova_architektura.png|Hardvérová architektúra I2C]]

I2C - prenos dát:
[[Súbor:i2c_prenos_dat_1.png|I2C - prenos dát]]

'''Master:'''
- začína a končí dátový prenos generovaním štart bitu a stop bitu
- generuje hodinový signál
- vysiela adresu podriadeného IO, pre ktorý budú dáta určené
- určuje smer prenosu dát

'''Slave:'''
- odpovedá iba v prípade, že rozpoznal svoju adresu
- časovanie prenosu je riadené hodinovým signálom

'''Prenos bitu'''
- počas dátového prenosu sa stav na dátovom vodiči bitu mení iba keď je hodinový signál na nízkej úrovni

Prenos bitu:
[[Súbor:i2c_Prenos_bitu.png|Prenos bitu]]

'''Štart bit a stop bit'''
- začiatok alebo koniec prenosu je definovaný dátovej linky z vysokej na úroveň. Prenos prechodom nízku (štart bit) alebo z nízkej na vysokú úroveň (stop bit) kým hodinový signál je na vysokej úrovni
- po štart bite považujú všetky zariadenia zbernicu za zaneprázdnenú
- po príchode stop bitu čakajú zariadenia istý čas a potom považujú zbernicu za voľnú Štart bit a stop bit

I2C – adresovanie:
[[Súbor:i2c_adresovanie.png|I2C – adresovanie]]

- každý uzol má jedinečnú 7 (alebo 10) bitovú adresu, 7-bitové adresy sú už všetky vyčerpané
- periférne IO majú často fixnú (prideľuje komisia pre I2C) a programovateľnú (hardvérovo vyhradenými pinmi) časť svojej adresy
- programovateľná časť adresy umožňuje použiť na danej zbernici viacero rovnakých IO
- adresy začínajúce číslami 0000 alebo 1111 majú špeciálne funkcie
- 0000000 – broadcast, adresa všeobecného volania (General Call Address)
- 0000001 – adresovanie v CBUS (protokol pre automatizáciu v domácnosti a budovách)
- 1111XXX – adresové rozšírenie
- 1111111 – adresové rozšírenie – ďalšie bajty sú aktuálna adresa
- celkovo teda môžeme pripojiť na zbernicu pri 7-bitovom adresovaní max. 119 IO

I2C – prvý bajt v dátovom prenose:
[[Súbor:i2c_prvy_bajt_v_dytovom_prenose.png|I2C – prvý bajt v dátovom prenose]]

- prvý bajt po štart bite určuje adresovaný IO
- výnimky z pravidla:
- adresa všeobecného volania (sú adresované všetky IO): 0000 000 + R/W = 0
- 10-bitové adresovanie: 1111 0XX + R/W = XXX
- R/\W bit:
- 0 – master bude zapisovať dáta do podriadeného IO
- 1 – master bude čítať dáta z podriadeného IO
- ACK bit: generuje ho adresovaný IO

I2C – prenos dát:
[[Súbor:i2c_prenos_dat_2.png|I2C – prenos dát]]

'''Postupnosť pri prenose dát:'''
- master generuje štart bit a hodinový signál
- master posiela adresu podriadeného IO + generuje bit R/\W
- podriadený IO potvrdí prijatie bitom ACK
- vysielacie zariadenie (master alebo slave) vyšle jeden bajt dát
- prijímacie zariadenie vloží bit ACK, čím potvrdí prijatie bajtu
- opakujú sa predchádzajúce dva body ak je potrebné vyslať viac bajtov
- pri zápise (master vysiela), master vloží stop bit po prenesení posledného bajtu dát
- pri prijímaní (master prijíma), master nepotvrdzuje posledný bajte bitom ACK, ale priamo vloží stop bit, aby oznámil podriadenému IO, že prenos bol dokončený.

'''Potvrdenie príjmu (Acknowledge)'''
- vykonáva sa počas deviateho impulzu hodinového signálu a je povinný
- vysielajúce zariadenie uvolní linku SDA (umožní jej „plávať“ na vysokej úrovni)
- prijímajúce zariadenie stiahne linku SDA na nízku úroveň (linka SCL musí byť na vysokej úrovni)
- ak nedošlo k potvrdeniu, prenos je ukončený

'''Natiahnutie hodín (Clock Stretching)'''
- keď slave (prijímač) potrebuje viac času na spracovanie bitu alebo práve vykonáva iné funkcie, môže stiahnuť a podržať SCL na nízkej úrovni. Master potom čaká kým slave uvoľní linku SCL predtým bit predtým, než vyšle ďalší bit.

'''Existujú tri rôzne možnosti ako implementovať zbernicu I2C v systéme:'''
- mikroradič s integrovaným radičom a rozhraním I2C
- bitovo orientovaný – k prerušeniu CPU dôjde po každom prenose bitu (pr.: 87LPC76x)
- bajtovo orientovaný – k prerušeniu CPU dochádza po každom prenose bajtu (pr.: 87C552)
- akýkoľvek mikroradič (metóda „Bit Banging“)
- protokol I2C môžeme emulovať bit po bite prostredníctvom akéhokoľvek obojsmerného portu s otvorenými kolektormi
- mikroradič v súčinnosti s radičom zbernice
- napr. PCF8584 alebo PCA9564 (konvertor paralelného rozhrania na I2C rozhranie)

'''Výhody zbernice I2C:'''
-vhodná pre medziobvodovú komunikáciu (on-board devices), ak ku komunikácii dochádza len občas
- jednoduché prepojenie viacerých zariadení z dôvodu adresovania
- cena a zložitosť nerastie s počtom pripojených zariadení

'''Nevýhody zbernice I2C:'''
- zložitejšie softvérové riešenie, než napr. v prípade SPI
- nízke prenosové rýchlosti

==Literatúra:==
1. http://www.dsplab.elf.stuba.sk/mr/mr_p6.pdf str.:12-13, 25.5.2009

@@ Riadok 1: / Riadok 1: @@
 [[Kategória:Konfigurovateľné mikroprocesorové systémy]]
 [[Kategória:Sériové komunikačné zbernice]]
 ==Zbernica I2C==
 -skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit”

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 19:54, 16. august 2010
Riadok 1:		Riadok 1:
		+	[[Kategória:Konfigurovateľné mikroprocesorové systémy]]
		+	[[Kategória:Sériové komunikačné zbernice]]
	==Zbernica I2C==		==Zbernica I2C==
	-skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit”		-skratka pre zbernicu “Inter-Integrated Circuit”

@@ Riadok 103: / Riadok 103: @@
 <center>
 {|class="wikitable"
-| align="center" width=500 | [[Súbor:Súbor:i2c_prenos_dat_2.png ]]
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_prenos_dat_2.png ]]
 |-
 | align="center" width=500 | I2C – prenos dát

@@ Riadok 32: / Riadok 32: @@
 </center>
-I2C - prenos dát:
+<center>
-[[Súbor:i2c_prenos_dat_1.png|I2C - prenos dát]]
+{|class="wikitable"
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_prenos_dat_1.png ]]
 '''Master:'''
@@ Riadok 49: / Riadok 53: @@
 - počas dátového prenosu sa stav na dátovom vodiči bitu mení iba keď je hodinový signál na nízkej úrovni
+<center>
-Prenos bitu:
+{|class="wikitable"
-[[Súbor:i2c_Prenos_bitu.png|Prenos bitu]]
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_Prenos_bitu.png ]]
+|-
 '''Štart bit a stop bit'''
@@ Riadok 58: / Riadok 65: @@
 - po štart bite považujú všetky zariadenia zbernicu za zaneprázdnenú
 - po príchode stop bitu čakajú zariadenia istý čas a potom považujú zbernicu za voľnú Štart bit a stop bit
-I2C – adresovanie:
+<center>
-[[Súbor:i2c_adresovanie.png|I2C – adresovanie]]
+{|class="wikitable"
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_adresovanie.png ]]
 - každý uzol má jedinečnú 7 (alebo 10) bitovú adresu, 7-bitové adresy sú už všetky vyčerpané
@@ Riadok 74: / Riadok 84: @@
 - celkovo teda môžeme pripojiť na zbernicu pri 7-bitovom adresovaní max. 119 IO
+<center>
-I2C – prvý bajt v dátovom prenose:
+{|class="wikitable"
-[[Súbor:i2c_prvy_bajt_v_dytovom_prenose.png|I2C – prvý bajt v dátovom prenose]]
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_prvy_bajt_v_dytovom_prenose.png ]]
+|-
 - prvý bajt po štart bite určuje adresovaný IO
@@ Riadok 88: / Riadok 101: @@
 - ACK bit: generuje ho adresovaný IO
+<center>
-I2C – prenos dát:
+{|class="wikitable"
-[[Súbor:i2c_prenos_dat_2.png|I2C – prenos dát]]
+| align="center" width=500 | [[Súbor:Súbor:i2c_prenos_dat_2.png ]]
+|-
 '''Postupnosť pri prenose dát:'''

@@ Riadok 24: / Riadok 24: @@
 </center>
+<center>
+{|class="wikitable"
-Hardvérová architektúra I2C:
+| align="center" width=500 | [[Súbor:i2c_Hardverova_architektura.png ]]
-[[Súbor:i2c_Hardverova_architektura.png|Hardvérová architektúra I2C]]
+|-
+| align="center" width=500 | Hardvérová architektúra I2C
 I2C - prenos dát:

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 14:15, 22. jún 2010
Riadok 16:		Riadok 16:
	-každé zariadenie na zbernici môže stiahnuť danú linku na nízku úroveň pomocou tranzistorov s otvoreným kolektorom		-každé zariadenie na zbernici môže stiahnuť danú linku na nízku úroveň pomocou tranzistorov s otvoreným kolektorom

		+	<center>
		+	{\|class="wikitable"
		+	\| align="center" width=500 \| [[Súbor:i2c_Topologia_zbernice.png ]]
		+	\|-
		+	\| align="center" width=500 \| Topológia zbernice I2C
		+	\|}
		+	</center>

−	~~Topológia zbernice I2C:~~
−	~~[[Súbor:i2c_Topologia_zbernice.png\|Topológia zbernice I2C]]~~