Недостатки

Необходимо больше выводов, чем для интерфейса I²C.

Ведомое устройство не может управлять потоком данных

Нет подтверждения приема данных со стороны ведомого устройства (ведущее устройство может передавать данные «в никуда»).

Отсутствие официального стандарта, что делает невозможным сертификацию устройств.

По дальности передачи данных интерфейс SPI уступает таким стандартам, как RS-232, RS-485 и CAN.

Наличие множества вариантов реализации интерфейса.

Отсутствие поддержки горячего подключения устройств.

19. Интерфейс I²C

I²C использует две двунаправленные линии с открытым стоком: последовательная линия данных (SDA, Serial DAta) и последовательная линия тактирования (SCL, Serial CLock), обе нагруженные резисторами. Максимальное напряжение +5В, часто используется +3,3В, однако допускаются и другие напряжения (не менее +2В). Шина I²C поддерживает любую технологию изготовления микросхем (НМОП, КМОП, биполярную).

Каждое устройство распознается по уникальному адресу и может работать как передатчик или приѐмник, в зависимости от назначения устройства. Кроме того, устройства могут быть классифицированы как ведущие и ведомые при передаче данных. Ведущий - это устройство, которое инициирует передачу данных и вырабатывает сигналы синхронизации. При этом любое адресуемое устройство считается ведомым по отношению к ведущему. Классическая адресация включает 7-битное адресное пространство с 16 зарезервированными адресами. Это означает до 112 свободных адресов для подключения периферии на одну шину.

Возможность подключения более одного микроконтроллера к шине означает, что более чем один ведущий может попытаться начать пересылку в один и тот же момент времени. Для устранения хаоса, который может возникнуть в данном случае, разработана процедура арбитража. Эта процедура основана на том, что все I²C-устройства подключаются к шине по правилу монтажного И.

20. Принцип Работы I²C

Уровни на лог. 1 и 0 не фиксированы.Одинсинх-шин. Генерируется для каждого передаваемого бита.Данные по линии SDA должны быть стабилизированы в течении высокого периода синхронизации. Выс или низ сочетание линий данных должно меняться только если линия синхронизации в низком состоянии.Данные по SDA передаются байтами при этом каждый байт должен заканчитваться битом подтверждения. Кол-во байт,передаваемых за 1 сеанс связи неограничено. Данные передаются начиная со старшего бита.Если приемник не может принять еще 1 целый байт,пока не выполнит какую-либо другую функцию,он может удердать линию SCL в низком состоянии переводя передатчик в состояние передачи.Пересылка данных продолжается когда приемник булдет готов к сдед байту и отпустит линию SCL

21. Формат обмена данными по шине I²C

После сигнала СТАРТ посылается адрес ведомого. После 7 бит адреса следует бит направления данных (R/W), «0» означает передачу (запись), а «1» – прием (чтение).

Пересылка данных всегда заканчивается сигналом СТОП, генерируемым ведущим. Однако, если ведущий желает оставаться на шине дальше, он должен выдать повторный сигнал СТАРТ и затем адрес следующего устройства.

22. Шина I²C. Арбитраж. Достоинства и недостатки.

Арбитраж помогает решать конфликтные ситуации во время передачи данных по шине I²C, когда присутствует несколько ведущих (режим multimaster).

Ведущий может начать пересылку данных, только если шина свободно. Если ведущий передаёт на линию данных низкий уровень в то время, как другой ведущий передаёт высокий уровень – последний отключается от линии, т.к. низкое состояние SDA не соответствует высокому состоянию линии данных.

Вследствие того, что арбитраж зависит только от адреса и данных, передаваемых соревнующимся ведущим, не существует центрального ведущего и приоритетного доступа к шине. Оба мастера бит за битом передают адрес ведомого, потом данные. Кто первый выставит на линию «0», тот и побеждает в конфликтной ситуации. Поэтому очевидно, что самый важный адрес должен начинаться с нулей, чтобы тот, кто к нему обращался, всегда выигрывал арбитраж.

Проигравшая сторона вынуждена ждать, пока шина не освободится. Таким образом, арбитраж может продолжаться до окончания адреса.

Если ведущие адресуют одно и то же устройство, то в арбитраже будут участвовать и данные. Вследствие такой схемы арбитража данные при столкновении не теряются.

Ведущему, проигравшему арбит. разрешается выдавать синхроимпульсы на линию SCL до конца байта, в течение которого был потерян доступ.

Если в устройство ведущего также встроены функции ведомого, и он проигрывает арбитраж на стадии передачи адреса, то он немедленно должен переключиться в режим ведомого, т.к. выигравший арбитраж ведущий мог адресовать его.

Достоинства шины I²C:

1) Требуется только 2 линии (SDA и SCL). Каждое устройство подключенное к шине может быть программно адресовано по уникальному адресу. Каждый момент времени существует простое отношение «ведущий-ведомый». Ведущие могут работать как ведущий передатчик и ведущий приёмник.

2) Шина позволяет иметь несколько ведущих, предоставляя средства для определения коллизий и арбитраж для предотвращения повреждения данных в конфликтной ситуации. В стандартном режиме обеспечивается передача данных до 100 кбит/с.

3) Встроенный в микросхемы фильтр подавляет всплески, обеспечивая целостность данных.

4) Максимально допустимое количество микросхем на одной шине ограничивается максимальной ёмкостью шины 400 пФ.

Дата добавления: 2015-09-02