I²C

I²C (русск. И²С) - последовательная шина данных для связи интегральных схем, разработанная фирмой Philips в начале 1980-х как простая шина внутренней связи для создания управляющей электроники. Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонент с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами. Название представляет собой аббревиатуру от слов Интер-Интегральная Схема (англ. Inter-Integrated Circuit, IIC). 1 октября 2006 года отменены лицензионные отчисления за использование протокола I²C. Однако, отчисления сохраняются для выделения эксклюзивного подчинённого адреса на шине I²C.

Содержание

История и схемотехника

I²C использует две двунаправленных линии с открытым коллектором - последовательная линия данных (SDA, англ. Serial DAta) и последовательная линия тактирования (SCL, англ. Serial CLock), обе нагруженные резисторами. Максимальное напряжение +5 V, чаще используется +3.3 V, однако допускаются и другие напряжения.

Классическая адресация включает 7-битное адресное пространство с 16-ью зарезервированными адресами. Это означает до 112 свободных адресов для подключения периферии на одну шину.

Основной режим работы - 100 кбит/с; 10 кбит/с в режиме работы с пониженной скоростью. Заметим, что стандарт допускает тактирование с частотой вплоть до нулевой.

Последние пересмотра стандарта в 1992 году становится возможным подключение ещё большего количества устройств на одну шину (за счёт возможности 10-битной адресации), а также большую скорость до 400 кбит/с в скоростном режиме. Соответственно, доступное количество свободных узлов выросло до 1008. Максимальное допустимое количество микросхем, подсоединенных к одной шине, ограничивается максимальной емкостью шины в 400 пФ.

Версия стандарта 2.0, выпущенная в 1998 году представила высокоскоростной режим работы со скоростью до 3.4 Мбит/с с пониженным энергопотреблением. Последняя версия 2.1 2001 года включила лишь незначительные доработки.

Применение

I²C находит применение в устройствах, предусматривающих простоту разработки и низкую себестоимость изготовления при относительно неплохой скорости работы.

Список возможных применений:

Разработка

Каждая электронная система включает в себя 3 различных типа узлов:

  • Узел управления
  • Узлы общего назначения, такие как буферы ЖКИ, порты ввода/вывода, ОЗУ, ЭСПЗУ или преобразователи данных.
  • Специфические узлы, такие как схемы цифровой настройки и обработки сигнала для радио- и видео- систем, или генераторы тонального набора для телефонии.

В настоящее время ассортимент продукции Philips включает более 150 КМОП и биполярных I²C-совместимых устройств, функционально предназначенных работы во всех трех вышеперечисленных категориях электронного оборудования. Все I²C-совместимые устройства имеют встроенный интерфейс, который позволяет им связываться друг с другом по шине I²C. Это конструкторское решение разрешает множество проблем сопряжения различных устройств, которые обычно возникают при разработке цифровых систем.

Преимущества

  • необходим всего один микроконтроллер для управления набором устройств;
  • используется всего две линии ввода-вывода общего назначения;
  • стандарт предусматривает "горячее" подключение и отключение устройств в процессе работы системы
  • встроенный в микросхемы фильтр подавляет всплески, обеспечивая целостность данных.

Преимущества для конструкторов

  • поскольку такие микросхемы подключаются непосредственно к шине без каких-либо дополнительных цепей, появляется возможность модификации и модернизации системы прототипа путем подключения и отключения устройств от шины.
  • блоки на функциональной схеме соответствуют микросхемам, переход от функциональной схемы к принципиальной происходит быстро.
  • нет нужды разрабатывать шинные интерфейсы, так как шина уже интегрирована в микросхемы.
  • интегрированные адресация устройств и протокол передачи данных позволяют системе быть полностью программно определяемой.
  • одни и те же типы микросхем могут быть часто использованы в разных приложениях.
  • время разработки снижается, так как конструкторы быстро знакомятся с часто используемыми функциональными блоками и соответствующими микросхемами.
  • микросхемы могут быть добавлены или убраны из системы без оказания влияния на другие микросхемы, подключенные к шине(если их работа независима)
  • простая диагностика сбоев и отладка; нарушения в работе могут быть немедленно отслежены.
  • время разработки программного обеспечения может быть снижено за счет использования библиотеки повторно используемых программных модулей.

Пример системы с шиной I²C

На рисунке: (a) Высокоинтегрированный телевизор

  1. Микроконтроллер
  2. ФАПЧ синтезатор
  3. Флеш-память
  4. Декодер цвета
  5. Стереодекодер звука
  6. Улучшение сигнала картинки
  7. HI-FI аудиопроцессор
  8. Видеопроцессор
  9. Одночиповый текст
  10. Экранный дисплей

(b) базовая станция радиотелефона стандарта DECT

  1. Генератор DTMF
  2. Интерфейс телефонной линии
  3. Кодек АДИКМ
  4. Пакетный контроллер
  5. Микроконтроллер

Поддержка операционными системами

  • В Linux поддержка I²C обеспечивается специальным модулем ядра для каждого устройства, совместимого с этим стандартом. Файл заголовков для написания клиента I²C - /usr/include/linux/i2c.h. В OpenBSD также добавлена поддержка основных контроллеров и сенсоров I2C;
  • В Sinclair QDOS и Minerva QL поддержка осуществляется через набор расширений фирмы TF Services;
  • В AmigaOS доступ к устройствам I²C осуществляется с помощью библиотеки i2c.library, написанной Вильгельмом Нойкером;
  • eCos поддерживает I²C для нескольких архитектур.
  • Материнские платы EPIA-M поддерживают I²C на уровне форм-фактора Mini-ITX.

Производные технологии

I²C является основой ACCESS.bus, дисплейного интерфейсного канала данных VESA, шины управления системными функциями SMBus, шины интеллектуального управления системой IPMB (вариант протокола IPMI). В этих технологиях возможно использование различных напряжений, частоты тактирования и наличия линий прерываний.

См. также

  • I²S
  • 1-Wire

Ссылки

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home