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:

Соседи формируют вашу микрофлору 27.04.2026

Ученые уже давно рассматривают человека не как изолированный организм, а как сложную экосистему, тесно связанную с микромиром внутри и вокруг него. Особенно активно исследуется кишечная микрофлора, от которой зависят пищеварение, иммунитет и даже некоторые аспекты поведения. Новая работа Университета Восточной Англии добавляет к этому пониманию еще один важный слой: оказывается, состав микробиоты может изменяться под влиянием людей, с которыми мы живем рядом. Чтобы проверить, как социальные контакты влияют на передачу микробов, исследователи обратились к природной модели - сейшельской камышовке (Acrocephalus sechellensis), небольшой певчей птице, обитающей на острове Кузен на Сейшельских островах. Этот вид оказался особенно удобным для наблюдений, поскольку птицы живут изолированно и не покидают остров, что позволяет отслеживать их биологические и социальные связи на протяжении всей жизни. В рамках многолетнего исследования ученые собирали сотни образцов птичьего помета, анализир ...>>

Лазерная печать микросхем как альтернатива кремнию 27.04.2026

Индустрия электроники постепенно уходит от исключительно кремниевых и пластиковых решений в сторону более гибких, дешевых и экологичных материалов. Одним из наиболее необычных направлений стала так называемая бумажная электроника, где привычный лист бумаги превращается в основу для работающих электронных схем. Именно в этой области исследователи из Лаборатории биоэлектроники и микросхем Бингемтонского университета предложили принципиально новый подход к созданию микросхем. Ученые разработали технологию, при которой электронные схемы формируются прямо на пергаментной бумаге с помощью стандартного углекислотного лазера. Особенность используемого материала заключается в тонком силиконовом покрытии, придающем бумаге гидрофобные свойства и защищающем ее от влаги. Лазер точечно удаляет это покрытие, создавая рисунок будущей схемы и обнажая целлюлозные волокна, способные впитывать жидкость. Далее в образованные лазером микроскопические каналы вводятся водные чернила, которые формируют ф ...>>

Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Наука все чаще рассматривает старение не только как биологический процесс, но и как явление, тесно связанное с психологическим состоянием человека. Эмоциональное благополучие, уровень стресса и ощущение социальной включенности могут напрямую влиять на то, как быстро изнашивается организм на клеточном уровне. Китайские исследователи провели масштабный анализ данных людей старше 45 лет и обнаружили важную закономерность: такие факторы, как одиночество и субъективное ощущение несчастья, связаны с ускорением биологического старения примерно на 1,65 года. Иными словами, внутреннее эмоциональное состояние может "добавлять" организму лишний возраст даже при одинаковом паспортном возрасте. Чтобы получить более точную оценку биологического старения, ученые использовали комплексный подход. В их анализ вошли 16 биомаркеров крови, семь биометрических параметров, а также данные, связанные с биологическим полом участников. Такой набор позволил сформировать более многослойную картину состояния ...>>

Случайная новость из Архива Вирусы помогают иммунитету 16.01.2015 Антитела нужны иммунной системе, чтобы ловить чужеродные молекулы, а вместе с ними и их носителей, вирусов и бактерий. Странно было бы ожидать, что сами патогены будут помогать иммунным клеткам производить оружие против них. Но для природы нет ничего невозможного - исследователи из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса под руководством нобелевского лауреата Брюса Бейтлера (Bruce Beutler) выяснили, как эндогенные ретровирусы помогают B-клеткам синтезировать антитела. Геном ретровирусов представлен РНК, и, когда вирус попадает в клетку, он первым делом с помощью фермента обратной транскриптазы синтезирует ДНК на РНК-шаблоне. Эта вирусная ДНК встраивается в клеточный геном, после чего на ней синтезируется масса молекул вирусных РНК, которые, в свою очередь, служат шаблонами для производства вирусных белков. Все заканчивается тем, что РНК упаковывается в вирусные частицы, которые выходят наружу. Но бывает так, что клетка подавляет синтез вирусных РНК, так что вирус, встроившись в ДНК хозяина, теряет способность размножаться. Его геном становится своеобразным грузом, который будет переходить от родительской клетки к дочерней. И если проанализировать, например, геном млекопитающих, то можно обнаружить множество ретровирусных последовательностей, которые в большинстве своем неактивны - после того, как клетки запрещают синтезировать на них РНК, они еще и многократно мутируют, так что, в конце концов, становятся совершенно безопасным и неактивным генетическим мусором. Однако B-клетки, как оказалось, смогли извлечь свою выгоду из мусорной вирусной ДНК. Выгода связана с так называемыми антигенами TI-2. Под антигеном понимают любую молекулу, которая вызывает подозрение у иммунитета и заставляет его принять соответствующие меры. Это может быть чужеродный белок, или липополисахаридная оболочка бактериальной клетки или вирусной частицы. Но разные антигены иммунитет "видит" по-разному. Если речь идет о белке, то для выработки антител против него необходима помощь специальных клеток Т-хелперов: они берут сомнительный белок и в буквальном смысле показывают его В-клеткам, которые запускают синтез антител против продемонстрированной им молекулы. Однако антигены TI-сортов, в том числе и TI-2, которые представляют собой крупные полисахаридные фрагменты с повторяющимися участками в молекулярной структуре, В-клетки могут чувствовать сами, без посредников. Известно, что TI-2 взаимодействуют во множестве точек с рецепторами В-клеток, но что происходит дальше, как запускается синтез иммуноглобулинов, до сих пор было непонятно. Исследования Бейтлера и его коллег начались с поиска мутаций у мышей, чей иммунитет не видел TI-2 антигены. Оказалось, что у таких животных были испорчены сигнальные пути, реагирующие на чужие РНК и ДНК в цитоплазме. Но зачем B-клеткам для синтеза антител нужны РНК и ДНК-сигналы? В статье в Science авторы пишут, что антигены TI-2 включали синтез РНК на всех ретровирусных последовательностях, спящих в клеточном геноме. В клетке появлялось много вирусной РНК, на которой синтезировалась ДНК. Синтез вирусных нуклеиновых кислот и синтез антител были связаны самым непосредственным образом. Если в В-клетках отключали фермент обратную транскриптазу (которая делает ДНК на РНК-шаблоне), синтез иммуноглобулинов сильно падал. Но и тогда все равно оставался запасной путь активации: срабатывал один митохондриальный антивирусный белок, который чувствовал именно РНК, и давал сигнал к синтезу антител. То есть даже без ретровирусной ДНК клетка могла ответить на антигенный сигнал. Эксперименты ставили на иммунной системе мышей, и, если результаты подтвердятся на человеке, это будет иметь большие последствия для медицины. Ведь, например, антиВИЧ-терапия предполагает подавление обратной транскриптазы вируса иммунодефицита - но ведь тогда отключается и обратная транскриптаза В-клеток, которая, как видим, очень важна для реакции на инфекцию. Вполне возможно, что помощь в синтезе антител - не единственная функция эндогенных ретровирусов, спящих в ДНК, и в дальнейших исследованиях могут обнаружиться другие способы того, как наши клетки и клетки животных научились использовать бывших паразитов к своей выгоде.

Другие интересные новости:

▪ Очистка воды ржавчиной

▪ Камера STAMP снимает со скоростью 4,4 трлн. кадров/сек

▪ 8х DVD+R привод от MSI

▪ Бесполезное расходование электроэнергии электронными устройствами

▪ Луна ржавеет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Общая гигиена. Шпаргалка

▪ статья Где находится Голгофа? Подробный ответ

▪ статья Финиковая пальма. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Солнечные модули. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство для стартерных батарей автомобильных аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026