I2C 制御バス。スキーム、説明

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コントロールバスⅠ²C. 無線エレクトロニクスおよび電気工学の百科事典

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I²C は Philips が開発した 100 線式インターフェースです。インターフェイスの元の仕様では、最大データレートは XNUMX Kbps でした。ただし、時間の経過とともに、より高速な動作モードの標準が登場しました I²C. XNUMX つのタイヤに I²C、データレートはクロック信号によって決定されるため、アクセスレートの異なるデバイスを接続できます。

データ転送プロトコルは、送信されたデータの信頼できる受信を保証するように設計されています。

データ転送では、XNUMX つのデバイスが「マスター」となり、データ転送を開始し、同期信号を生成します。別のデバイス「スレーブ」 - 「マスター」からのコマンドがあった場合にのみ送信を開始します。

PIC16CXXX マイクロコントローラでは、デバイスの「スレーブ」モードは SSP モジュールのハードウェアに実装されています。「マスター」モードはソフトウェアで実装されます。

バスIの動作を説明する際に使用される基本用語²C:

送信機 - バス上でデータを送信するデバイス

受信機 - バスからデータを受信するデバイス

"主人" -送信を開始し、クロック信号を生成するデバイス

「奴隷」 - 「マスター」がアクセスするデバイス

マルチ「マスター」 - バスモード I²複数の「マスター」を持つ C

仲裁 -XNUMXつの「マスター」のみがバスを制御するようにする手順

Синхронизация -XNUMXつ以上のデバイスからのクロック信号を同期する手順

クロック (SCL) およびデータ (SDA) コンディショナの出力段は、複数の出力を組み合わせるオープンコレクタ (ドレイン) 回路で作成し、オンに「1」レベルを持たせるために外部抵抗を介して正の電源に接続する必要があります。どちらのデバイスも「0」信号を生成しない場合、バスはバスに戻ります。最大容量性負荷は 400pF に制限されます。

データ転送の初期化と完了

バス上でデータ転送がない場合、外部抵抗のためにSCL信号とSDA信号がハイになります。

START 信号と STOP 信号は、それぞれデータ転送の開始と終了を決定するために「マスター」によって生成されます。

START 信号は、SCL 信号がハイの間、SDA 信号のハイからローへの遷移によって生成されます。 STOP 信号は、SCL が High のときの SDA の Low から High への遷移として定義されます。したがって、データ送信中、SDA 信号は SCL 信号が Low の場合にのみ変化します。

I2C制御バス

バスIでのデバイスアドレス指定²C

デバイスのアドレス指定には、次のXNUMXつのアドレス形式が使用されます。

R/W 読み取り/書き込みビットを備えたシンプルな 7 ビットフォーマット。

I2C制御バス

および10ビット形式 - 最初のバイトでは、アドレスのXNUMXつの最上位ビットと書き込み/読み取りビットが送信され、XNUMX番目のバイトではアドレスの下位部分が送信されます。

I2C制御バス

受け入れ確認

データを送信する場合、各バイトを送信した後、受信側は ACK 信号でバイトの受信を確認する必要があります。

「スレーブ」がアドレスまたはデータバイトの受信を確認しない場合、「マスター」は STOP 信号を発行して送信を中止する必要があります。

「スレーブ」から「マスター」にデータを送信する際、「マスター」はデータACKを受信するための確認信号を生成します。「マスター」がバイトの受信を確認しない場合、「スレーブ」はデータの送信を停止し、SDA ラインを「解放」します。その後、「マスター」は STOP 信号を生成できます。

データ転送遅延については、「スレーブ」は論理ゼロを設定して、「マスター」が待機することを示すことができます。 SCL ラインの「解放」後、データ送信は継続します。

I2C制御バス

「マスター」から「スレーブ」へのデータ転送

I2C制御バス

「スレーブ」からのデータの読み取り

I2C制御バス

再スタート信号を使用して「スレーブ」にアクセスする

I2C制御バス

マルチマスターモード

通信プロトコルⅠ²C を使用すると、バス上に複数の「マスター」を配置できます。調停機能と同期機能は、転送の初期化中にバス上の競合を解決するために使用されます。

仲裁

SCL ラインが High の場合、アービトレーションは SDA ラインで実行されます。別のデバイスが SDA ラインを Low に送信したときに SDA ラインを High に駆動するデバイスは、「マスター」になる権利を失い、「スレーブ」モードに移行する必要があります。バス上の主導権を失った「マスター」は、マスター特性を失ったバイトの終わりまでクロックパルスを生成できます。

I2C制御バス

Синхронизация

バス上のクロックは、SCL 信号でアービトレーションが実行された後に発生します。 SCL 信号がハイからローになると、関連するすべてのデバイスがローレベルの期間のカウントを開始します。その後、デバイスは、必要なデータレートに従って、SCL を Low から High に移行し始めます。レベルが低レベルから高レベルに移行した後、関心のあるデバイスは高レベルの持続時間をカウントします。 SCL 信号を Low にプルする最初のデバイスがクロックパラメータを決定します。

I2C制御バス

出版物: cxem.net

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