I2C-väylän yleiskatsaus ja edut
Philipsin 1980-luvulla kehittämä I2C: stä (vaihtoehtoisesti kirjoitettu I2C) on tullut yksi elektroniikan yleisimmin käytetyistä sarjaliikenneprotokollista. I2C helpottaa viestintää elektronisten komponenttien tai integroitujen komponenttien välillä piirit, ovatko komponentit samassa päällä PCB tai kytketty kaapelilla.
Mikä on I2C-protokolla?
I2C on sarjaliikenneprotokolla, joka vaatii vain kaksi signaalilinjaa. Se on suunniteltu piirilevyllä (PCB) olevien sirujen väliseen viestintään. I2C suunniteltiin alun perin 100:lle Kbps viestintää. Kuitenkin nopeampia tiedonsiirtotiloja on kehitetty vuosien varrella jopa 3,4 Mbit: n nopeuden saavuttamiseksi.
I2C: n tärkein ominaisuus on kyky sisältää useita komponentteja yhdessä tietoliikenneväylä vain kahdella johdolla, mikä tekee I2C: stä täydellisen yksinkertaisiin sovelluksiin. I2C-protokolla on perustettu viralliseksi standardiksi, joka mahdollistaa taaksepäin yhteensopivuuden I2C-toteutusten välillä.
I2C signaalit
I2C-protokolla käyttää kahta kaksisuuntaista signaalilinjaa viestiäkseen tietoliikenneväylällä olevien laitteiden kanssa. Kaksi käytettyä signaalia ovat:
- Serial Data Line (SDL)
- Sarjadatakello (SDC)
Syy siihen, että I2C voi käyttää vain kahta signaalia viestiäkseen useiden oheislaitteiden kanssa, on väylän varrella tapahtuvan tiedonsiirron käsittely. Jokainen I2C-viestintä alkaa 7-bitti (tai 10-bittinen) osoite, joka kutsuu oheislaitteen osoitteen.
Tämän ansiosta useat I2C-väylällä olevat laitteet voivat toimia ensisijaisena laitteena järjestelmän tarpeiden mukaan. Tietoliikennetörmäysten estämiseksi I2C-protokolla sisältää sovittelu- ja törmäystunnistusominaisuudet, jotka mahdollistavat sujuvan viestinnän väylällä.
I2C: n edut
Tietoliikenneprotokollana I2C: llä on seuraavat edut:
- Joustavat tiedonsiirtonopeudet.
- Pidemmän matkan viestintä kuin SPI.
- Jokainen väylän laite on itsenäisesti osoitettavissa.
- Laitteilla on yksinkertainen ensisijainen/toissijainen suhde.
- Se vaatii vain kaksi signaalilinjaa.
- Se pystyy käsittelemään useita ensisijaisia viestintöjä tarjoamalla sovittelun ja tietoliikennetörmäysten havaitsemisen.
I2C: n rajoitukset
Kaikkien näiden etujen ansiosta I2C: llä on myös joitain rajoituksia, jotka on ehkä suunniteltava. Tärkeimpiä I2C-rajoituksia ovat:
- Koska laiteosoitteisiin on käytettävissä vain 7 bittiä (tai 10 bittiä), samassa väylässä olevat laitteet voivat jakaa saman osoitteen. Jotkut laitteet voivat määrittää osoitteen viimeiset bitit, mutta tämä rajoittaa samassa väylässä olevia laitteita.
- Vain muutama rajoitettu tiedonsiirtonopeus on saatavilla, ja monet laitteet eivät tue lähetystä suuremmilla nopeuksilla. Väylän jokaiselle nopeudelle tarvitaan osittainen tuki, jotta hitaammat laitteet eivät saa kiinni osittaisista lähetyksistä, jotka voivat aiheuttaa toimintahäiriöitä.
- I2C-väylän yhteinen luonne voi johtaa siihen, että koko väylä roikkuu, kun yksi linja-auton laite lakkaa toimimasta. Virran kytkeminen väylään voi palauttaa oikean toiminnan.
- Koska laitteet asettavat oman tiedonsiirtonopeudensa, hitaammat laitteet voivat viivästyttää nopeampien laitteiden toimintaa.
- I2C kuluttaa enemmän virtaa kuin muut sarjaliikenneväylät tietoliikennelinjojen avoimen nielutopologian vuoksi.
- I2C-väylän rajoitukset rajoittavat tyypillisesti väylällä olevien laitteiden määrän noin kymmeneen.
I2C-sovellukset
I2C on loistava vaihtoehto sovelluksille, jotka vaativat alhaisia kustannuksia ja yksinkertaista toteutusta suuren nopeuden sijaan. Esimerkiksi I2C-viestintäprotokollan yleisiä käyttökohteita ovat:
- Tiettyjen muistipiirien lukeminen.
- DAC: ien ja ADC: iden käyttö.
- Käyttäjän ohjaamien toimien lähettäminen ja hallinta.
- Laitteiston antureiden lukeminen.
- Kommunikointi useiden mikro-ohjainten kanssa.