نظرة عامة وفوائد الحافلة I2C
طورتها شركة Philips في الثمانينيات ، أنا2أصبح C (يتم تهجئته بدلاً من ذلك I2C) أحد أكثر بروتوكولات الاتصال التسلسلي شيوعًا في مجال الإلكترونيات. تسهل I2C الاتصال بين المكونات الإلكترونية أو المتكاملة الدوائر، سواء كانت المكونات على نفس الشيء ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو متصلة بكابل.
ما هو بروتوكول I2C؟
I2C هو بروتوكول اتصال تسلسلي لا يتطلب سوى خطي إشارة. تم تصميمه للتواصل بين الرقائق على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). تم تصميم I2C في الأصل لـ 100 كيلوبت في الثانية الاتصالات. ومع ذلك ، فقد تم تطوير أوضاع نقل بيانات أسرع على مر السنين لتحقيق سرعات تصل إلى 3.4 ميجابت.
الميزة الرئيسية لـ I2C هي القدرة على الحصول على العديد من المكونات في جهاز واحد حافلة الاتصالات باستخدام سلكين فقط ، مما يجعل I2C مثاليًا للتطبيقات البسيطة. تم إنشاء بروتوكول I2C كمعيار رسمي ، مما يسمح بالتوافق مع الإصدارات السابقة بين تطبيقات I2C.
إشارات I2C
يستخدم بروتوكول I2C خطي إشارة ثنائي الاتجاه للتواصل مع الأجهزة الموجودة على ناقل الاتصال. الإشارتان المستخدمتان هما:
- خط البيانات التسلسلي (SDL)
- ساعة البيانات التسلسلية (SDC)
السبب في أن I2C يمكنه استخدام إشارتين فقط للتواصل مع العديد من الأجهزة الطرفية هو كيفية التعامل مع الاتصال على طول الناقل. يبدأ كل اتصال I2C بـ 7-قليل (أو 10 بت) عنوان يستدعي عنوان الطرفية.
يسمح هذا لأجهزة متعددة على ناقل I2C بلعب دور الجهاز الأساسي حسب احتياجات النظام. لمنع تصادم الاتصالات ، يشتمل بروتوكول I2C على إمكانات تحكيم واكتشاف الاصطدام ، مما يسمح بالاتصال السلس على طول الناقل.
فوائد I2C
كبروتوكول اتصال ، تتمتع I2C بالمزايا التالية:
- معدلات نقل البيانات المرنة.
- أطول من الاتصالات عن بعد SPI.
- يمكن معالجة كل جهاز في الحافلة بشكل مستقل.
- الأجهزة لها علاقة أساسية / ثانوية بسيطة.
- يتطلب فقط خطين للإشارة.
- إنه قادر على التعامل مع عدة اتصالات أولية من خلال توفير التحكيم واكتشاف تصادم الاتصالات.
حدود I2C
مع كل هذه المزايا ، يوجد لدى I2C أيضًا بعض القيود التي قد تحتاج إلى التصميم حولها. تشمل أهم قيود I2C ما يلي:
- نظرًا لأنه لا يتوفر سوى 7 بت (أو 10 بت) لعنونة الجهاز ، يمكن للأجهزة الموجودة على نفس الناقل مشاركة نفس العنوان. يمكن لبعض الأجهزة تكوين الأجزاء القليلة الأخيرة من العنوان ، لكن هذا يفرض قيودًا على الأجهزة الموجودة على نفس الناقل.
- يتوفر فقط عدد قليل من سرعات الاتصال المحدودة ، والعديد من الأجهزة لا تدعم الإرسال بسرعات أعلى. مطلوب دعم جزئي لكل سرعة على الحافلة لمنع الأجهزة الأبطأ من التقاط عمليات النقل الجزئية التي قد تؤدي إلى حدوث خلل في التشغيل.
- يمكن أن تؤدي الطبيعة المشتركة لناقل I2C إلى تعليق الحافلة بالكامل عند توقف جهاز واحد في الحافلة عن العمل. يمكن أن يؤدي تدوير الطاقة إلى الحافلة إلى استعادة التشغيل السليم.
- نظرًا لأن الأجهزة تحدد سرعة الاتصال الخاصة بها ، يمكن للأجهزة التشغيلية الأبطأ تأخير تشغيل الأجهزة الأسرع.
- تستمد I2C طاقة أكبر من حافلات الاتصالات التسلسلية الأخرى نظرًا لطوبولوجيا الصرف المفتوح لخطوط الاتصال.
- عادةً ما تحد قيود ناقل I2C من عدد الأجهزة في الحافلة إلى حوالي عشرة.
تطبيقات I2C
يعد I2C خيارًا رائعًا للتطبيقات التي تتطلب تكلفة منخفضة وتنفيذًا بسيطًا بدلاً من السرعة العالية. على سبيل المثال ، تتضمن الاستخدامات الشائعة لبروتوكول الاتصال I2C ما يلي:
- قراءة ذاكرة مرحلية معينة.
- الوصول إلى DACs و ADCs.
- نقل والتحكم في الإجراءات التي يوجهها المستخدم.
- قراءة أجهزة الاستشعار.
- التواصل مع عدة وحدات تحكم دقيقة.