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:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Случайная новость из Архива Алмазный термометр 11.07.2015 Ученые из Лионского университета (Франция) разработали алмазный термометр, который измеряет температуру с точностью до одного градуса в диапазоне от -153 до +627 °C. Этого удалось достичь благодаря тому, что так называемые "центры дефекта S3" (включения атомов никеля в кристаллическую решетку) в алмазах проявили способность к люминесценции под действием ультрафиолетового излучения. Одной из главных характеристик люминесценции является продолжительность свечения элемента после выключения лазера. В ультрафиолете S3-центры сияют зеленым светом. В ходе экспериментов физики установили, что время люминесценции при изменении температуры от -153 до +627 °C меняется на три порядка: от 0,3 миллисекунды до 0,1 микросекунды. Таким образом, по продолжительности свечения можно определить и температуру. Снимать температурные показания бесконтактным способом можно с области диаметром 5 микрометров, причем за одну секунду получается выполнить до 100 измерений с точностью в 1 °C.

Другие интересные новости:

▪ Выхлопные газы особенно опасны для женщин

▪ 512-ГБ SSD от Samsung в формате BGA-микросхемы

▪ Самурай следит за толпой

▪ Беспроводные TWS-наушники Astell&Kern AK UW100

▪ INFINEON присоединится к разработке нового вида памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Достоевский Федор Михайлович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько человек похоронено на Луне? Подробный ответ

▪ статья Управление внутренней мотивацией работников на соблюдение требований охраны труда

▪ статья Бесконтактная защита громкоговорителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защитный выключатель постоянного напряжения питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026