Az I2C busz áttekintése és előnyei
A Philips által az 1980-as években kifejlesztett I2A C (alternatívan I2C) az egyik leggyakrabban használt soros kommunikációs protokoll lett az elektronikában. Az I2C megkönnyíti a kommunikációt az elektronikus vagy integrált alkatrészek között áramkörök, hogy az alkatrészek ugyanazon vannak-e PCB vagy kábellel csatlakozik.
Mi az I2C protokoll?
Az I2C egy soros kommunikációs protokoll, amely csak két jelvonalat igényel. Nyomtatott áramköri lapon (PCB) lévő chipek közötti kommunikációra tervezték. Az I2C-t eredetileg 100-hoz tervezték Kbps kommunikáció. Az évek során azonban gyorsabb adatátviteli módokat fejlesztettek ki, amelyek akár 3,4 Mbit-es sebességet is elérhetnek.
Az I2C kulcsfontosságú jellemzője az a képesség, hogy több komponenst is tartalmazhat egyetlen helyen kommunikációs busz mindössze két vezetékkel, így az I2C tökéletes az egyszerű alkalmazásokhoz. Az I2C protokollt hivatalos szabványként hozták létre, amely lehetővé teszi az I2C megvalósítások közötti visszamenőleges kompatibilitást.
I2C jelek
Az I2C protokoll két kétirányú jelvonalat használ a kommunikációs buszon lévő eszközökkel való kommunikációhoz. A két használt jel a következő:
- Soros adatvonal (SDL)
- Soros adatóra (SDC)
Az oka annak, hogy az I2C csak két jelet tud használni több perifériával való kommunikációhoz, a buszon való kommunikáció kezelésében rejlik. Minden I2C kommunikáció egy 7-vel kezdődikbit (vagy 10 bites) cím, amely kihívja a periféria címét.
Ez lehetővé teszi, hogy az I2C buszon több eszköz is betöltse az elsődleges eszköz szerepét a rendszer igényei szerint. A kommunikációs ütközések elkerülése érdekében az I2C protokoll arbitrációs és ütközésészlelési képességeket tartalmaz, amelyek zökkenőmentes kommunikációt tesznek lehetővé a buszon.
Az I2C előnyei
Kommunikációs protokollként az I2C a következő előnyökkel rendelkezik:
- Rugalmas adatátviteli sebesség.
- Távolabbi kommunikáció, mint SPI.
- A buszon minden eszköz önállóan címezhető.
- Az eszközöknek egyszerű elsődleges/másodlagos kapcsolatuk van.
- Csak két jelvonalra van szükség.
- Több elsődleges kommunikáció kezelésére is alkalmas azáltal, hogy arbitrációt és kommunikációs ütközések észlelését biztosítja.
Az I2C korlátai
Mindezen előnyök mellett az I2C-nek van néhány korlátja is, amelyeket esetleg figyelembe kell venni. A legfontosabb I2C korlátozások a következők:
- Mivel csak 7 bites (vagy 10 bites) áll rendelkezésre az eszközcímzéshez, az ugyanazon a buszon lévő eszközök megoszthatják ugyanazt a címet. Egyes eszközök be tudják állítani a cím utolsó néhány bitjét, de ez korlátozza az ugyanazon a buszon lévő eszközöket.
- Csak néhány korlátozott kommunikációs sebesség érhető el, és sok eszköz nem támogatja a nagyobb sebességű átvitelt. A buszon minden sebesség részleges támogatása szükséges, hogy megakadályozzák, hogy a lassabb eszközök elkapják a részleges átviteleket, amelyek működési hibákat okozhatnak.
- Az I2C busz megosztott jellege azt eredményezheti, hogy az egész busz lefagy, amikor a buszon egyetlen eszköz leáll. A busz áramellátásának átkapcsolása helyreállíthatja a megfelelő működést.
- Mivel az eszközök maguk állítják be a kommunikációs sebességüket, a lassabb működésű eszközök késleltethetik a gyorsabb eszközök működését.
- Az I2C több energiát vesz fel, mint más soros kommunikációs buszok a kommunikációs vonalak nyílt lefolyású topológiája miatt.
- Az I2C busz korlátai általában egy tucat körülire korlátozzák a buszon lévő eszközök számát.
I2C alkalmazások
Az I2C nagyszerű lehetőség olyan alkalmazásokhoz, amelyek alacsony költséget és egyszerű megvalósítást igényelnek, nem pedig nagy sebességet. Például az I2C kommunikációs protokoll általános felhasználási területei a következők:
- Bizonyos memória IC-k olvasása.
- DAC-k és ADC-k elérése.
- Felhasználó által irányított cselekvések továbbítása és vezérlése.
- Hardveres érzékelők olvasása.
- Kommunikáció több mikrovezérlővel.