Шина управления I²C. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Компьютеры

 Комментарии к статье

I²C - двухпроводной интерфейс, разработанный корпорацией Philips. В первоначальном техническом требовании к интерфейсу максимальная скорость передачи данных составляла 100 Кбит/с. Однако со временем появились стандарты на более скоростные режимы работы I²C. К одной шине I²C могут быть подключены устройства с различными скоростями доступа, так как скорость передачи данных определяется тактовым сигналом.

Протокол передачи данных разработан таким образом, чтобы гарантировать надежный прием передаваемых данных.

При передаче данных одно устройство является "Master", которое инициирует передачу данных и формирует сигналы синхронизации. Другое устройство "Slave" - начинает передачу только по команде, пришедшей от "Master".

В микроконтроллерах PIC16CXXX аппаратно реализован режим "Slave" устройства в модуле SSP. Режим "Master" реализуется программно.

Основные термины, используемые при описании работы с шиной I²C:

Передатчик - устройство, передающее данные по шине

Приемник - устройство, получающее данные с шины

"Master" - устройство, которое инициирует передачу и формирует тактовый сигнал

"Slave" - устройство, к которому обращается "Master"

Multi-"Master" - режим работы шины I²C с более чем одним "Master"

Арбитраж - процедура, гарантирующая, что только один "Master" управляет шиной

Синхронизация - процедура синхронизации тактового сигнала от двух или более устройств

Выходные каскады формирователей сигналов синхронизации (SCL) и данных (SDA) должны быть выполнены по схемам с открытым коллектором (стоком) для объединения нескольких выходов и через внешний резистор подключены к плюсу питания для того, чтобы на шине был уровень "1", когда ни одно устройство не формирует сигнал "0". Максимальная емкостная нагрузка ограничена емкостью 400 пФ.

Инициализация и завершение передачи данных

В то время, когда передача данных на шине отсутствует, сигналы  SCL и SDA имеют высокий уровень за счет внешнего резистора.

Сигналы START и STOP формируются "Master" для определения начала и окончания передачи данных соответственно.

Сигнал START формируется переходом сигнала SDA из высокого уровня в низкий при высоком уровне сигнала SCL. Сигнал STOP определяется как переход SDA из низкого уровня в высокий при высоком уровне SCL. Таким образом, при передаче данных сигнал SDA может изменяться только при низком уровне сигнала SCL.

Адресация устройств на шине I²C

Для адресации устройств используется два формата адреса:

Простой 7-разрядный формат с битом чтения/записи R/W;

и 10-разрядный формат - в первом байте передается два старших бита адреса и бит записи/чтения, во втором байте передается младшая часть адреса.

Подтверждение приема

При передаче данных после каждого переданного байта приемник должен подтвердить получение байта сигналом ACK.

Если "Slave" не подтверждает получение байта адреса или данных, "Master" должен прервать передачу, сформировав сигнал STOP.

При передаче данных от "Slave" к "Master", "Master" формирует сигналы подтверждения приема данных ACK. Если "Master" не подтвердит приема байта, "Slave" прекращает передачу данных, "отпуская" линию SDA. После этого "Master" может сформировать сигнал STOP.

Для задержки передачи данных "Slave" может установить логический нуль, указывая "Master" о необходимости ожидания. После "отпускания" линии SCL передача данных продолжается.

Передача данных от "Master" к "Slave"

Чтение данных из "Slave"

Использование сигнала повторного START для обращения к "Slave"

Режим Multi-"Master"

Протокол передачи данных I²C позволяет иметь более одного "Master" на шине. Для разрешения конфликтов на шине при инициализации передачи используются функции арбитража и синхронизации.

Арбитраж

Арбитраж выполняется на линии SDA при высоком уровне линии SCL. Устройство, которое формирует на линии SDA высокий уровень когда другое передает низкий, теряет право брать "Master" и должно перейти в режим "Slave". "Master", потерявший инициативу на шине, может формировать тактовые импульсы до конца байта, в котором потерял свойства ведущего.

Синхронизация

Синхронизация на шине происходит после выполнения арбитража по отношению к сигналу SCL. При переходе сигнала SCL с высокого уровня в низкий, все заинтересованные устройства начинают отсчитывать длительность низкого уровня. Затем устройства начинают переводить уровень SCL из низкого в высокий согласно требуемой скорости передачи данных. После перехода уровня из низкого в высокое состояние, заинтересованные устройства отсчитывают длительность высокого уровня. Первое устройство, которое переведет сигнал SCL в низкий уровень, определяет параметры тактового сигнала.

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Компьютеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Луна поглощает воздух нашей планеты 22.01.2026

Взаимодействие Земли и Луны оказывается не только гравитационным. Новые исследования показывают, что наш естественный спутник постепенно "поглощает" крошечные фрагменты атмосферы Земли, используя для этого солнечный ветер и магнитное поле нашей планеты. Этот процесс исследователи называют космическим каннибализмом. Еще во времена миссий "Аполлон" в 1970-х годах ученые обнаружили в лунном реголите необычные следы воды, углекислого газа, гелия и азота. Стало ясно, что часть этих веществ, включая ионы азота, попала на Луну из верхних слоев земной атмосферы. Долгое время считалось, что подобная передача могла происходить только до того, как Земля сформировала свое магнитное поле. Магнитосфера, как считалось, должна была защищать планету и блокировать утечку атмосферных частиц в космос. Новое моделирование показало, что это представление неверно. Ученые объединили данные лунных образцов с компьютерными моделями и выяснили, что поток ионов усиливается, когда Луна проходит через так ...>>

Игровой компьютер Asus ROG G1000 22.01.2026

Компания Asus представила ROG G1000 - устройство, которое сочетает мощнейшие комплектующие с уникальной системой визуализации, превращая корпус компьютера в полноценный элемент шоу. Главной особенностью новинки стали три голографических вентилятора AniMe Holo, установленных в отдельных стеклянных камерах. Главный вентилятор диаметром 380 мм оснащен от 680 до 720 светодиодов, а два дополнительных вентилятора размером 215 мм имеют по 384-404 светодиода. Они способны воспроизводить голографические изображения, анимации и видео в форматах MP4, GIF, JPEG и PNG, создавая эффект "живых" панелей внутри корпуса. Представители Asus подчеркивают, что эти вентиляторы не участвуют в охлаждении и предназначены исключительно для визуальных эффектов. Управление анимациями осуществляется через программу Armoury Crate, позволяющую пользователю персонализировать отображение по собственному вкусу. Для поддержания оптимальной температуры компонентов ROG G1000 оснащен 420-мм жидкостным охладителем ...>>

Дефицит витамина B12 удваивает риск депрессии 21.01.2026

Питание и баланс микроэлементов играют ключевую роль не только для физического, но и для психического здоровья. Недавние исследования ирландских ученых показывают, что недостаток витамина B12 способен значительно повышать риск развития депрессии у пожилых людей, влияя на работу нервной системы и общее самочувствие. Витамин B12 необходим для правильного формирования эритроцитов, поддержания нервной системы и синтеза ДНК. Его дефицит может проявляться широким спектром симптомов: усталостью, слабостью, запорами, потерей аппетита и веса. У некоторых людей наблюдаются нарушения памяти, дезориентация и снижение когнитивных функций, доходящее до деменции. Особое внимание ученых привлекает анемия, которая является одним из самых опасных последствий недостатка B12. Она может возникать также при дефиците других витаминов группы B, включая фолиевую кислоту, и требует ранней диагностики и коррекции для предотвращения необратимых изменений в организме. Новое исследование показало, что у по ...>>

Случайная новость из Архива Промышленная печать микромашин 18.02.2013 Компания Nanoscribe GmbH, дочернее предприятие Технологического института Карлсруэ, представила технологию массового производства микрометрических структур. Новый лазерный 3D-принтер позволяет с высокими точностью и скоростью печатать микро- и наноструктуры, необходимые для множества высокотехнологичных прорывных технологий. С помощью этого принтера можно печатать объемные структуры размером меньше, чем диаметр человеческого волоса. Причем печатать очень быстро и в промышленных масштабах. Новая технология использует метод лазерной литографии, основанной на двухфотонной полимеризации. Ультракороткие лазерные импульсы полимеризуют светочувствительные материалы и не воздействуют на материалы не светочувствительные. Затем оба материала разделяются и извлекается готовая микродеталь. При этом применяется оборудование, похожее на DVD-привод, которое управляет лазерным лучом с помощью вращающегося зеркала. Это позволяет печатать микроструктуры в 100 раз быстрее, чем с помощью современных технологий. Высокое разрешение позволяет создавать наноразмерные объекты, хотя при этом область сканирования лучом физически ограничена несколькими сотнями микрометров. Однако детали можно соединить между собой с высокой точностью, так что есть возможность производить довольно большие микроструктуры. Разработчики новой технологии надеются, что их лазерный принтер обеспечит массовое производство нового поколения фотоники и электроники: с большей производительностью и меньшим энергопотреблением.

Другие интересные новости:

▪ Оптимальные условия для максимально эффективной работы лазерных плазменных ускорителей

▪ Однокристальная система Broadcom BCM43907

▪ Ультразвуковой микрофон

▪ Энергоэффективные процессоры Intel Atom x3

▪ Угольная пена

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Океанские яхты класса W-60. История изобретения и производства

▪ статья Какой медицинский материал использовался советскими изготовителями кустарных пластинок? Подробный ответ

▪ статья Рубка мяса вручную. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Монтаж электропроводки в трубах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кривая бутылка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026