Применение

I²c находит применение в устройствах, предусматривающих простоту разработки и низкую себестоимость изготовления при относительно неплохой скорости работы.

Список возможных применений:

• доступ к модулям памяти NVRAM;

• доступ к низкоскоростным ЦАП/АЦП;

• регулировка контрастности, насыщенности и цветового баланса мониторов;

• регулировка звука в динамиках;

• управление светодиодами, в том числе в мобильных телефонах;

• чтение информации с датчиков мониторинга и диагностики оборудования, например, термостат центрального процессора или скорость вращения вентилятора охлаждения процессора;

• чтение информации с часов реального времени (кварцевых генераторов);

• управление включением/выключением питания системных компонент;

• информационный обмен между микроконтроллерами;

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 для 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.

На дешевых устройствах часто I²C эмулируется программно с использованием технологии Bit-banging.

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

Схема системы с шиной I²C

На рисунке: (a) Высокоинтегрированный телевизор

1. Микроконтроллер

2. ФАПЧ синтезатор

3. Флеш-память

4. Мультисистемный декодер сигналов цветности

5. Стереодекодер звука

6. Улучшитель сигнала картинки

7. HI-FI аудиопроцессор

8. Видеопроцессор

9. Одночиповый текст

10. ИМС сигналов OSD

(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 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 (DDC) 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.

TWI (Two Wire Interface) или TWSI (Two Wire Serial Interface) по сути та же самая шина I²C, но использует другое название по лицензионным причинам. (Патенты на I²C уже отменены.)

• Ссылки

• Описание шины I²C RUS

• Шина I²C и как её использовать (включая спецификацию) RUS

• Спецификации Philips I²C

• I²C (англ.)

• Introduction to I²C

• I²C Bus / Access Bus

• Using the I²C Bus with Linux

• OpenBSD iic(4) manual page

• GNU/Linux package lm-sensors supports I²C bus, among others.

• massmind I²C page Source code, samples and technical information for using I²C with PC, PIC and SX microcontrollers.

• I²C bus

• Serial buses information page

• I²C Bus Technical Overview and Frequently Asked Questions

• The I²C Faq Version 2.0

• The Bus Buffer Resource. For 2-wire buses such as I²C, SMBus, PMBus, IPMB & IPMI

• I²C Licensing Information

Логические уровни шины I²C

1.1 Логические уровни шины I²C

Ниже представлен обзор дифференциальных логических уровней, используемых в шинных системах I²C. Шина I²C использует два типа логических уровней:

1. фиксированные уровни,

2. уровни по отношению к напряжению питания.

а) Фиксированные уровни реализованы для микросхем, выполненных не по технологии КМОП, и/или микросхем с напряжением питания выше 5В, например, 12В. Используются следующие фиксированные уровни для сигналов ввода-вывода:

- входное напряжение НИЗКОГО уровня VIL	не менее -0.5В	не более 1.5В
- входное напряжение ВЫСОКОГО уровня VIH	не менее 3В	не более VDDmax+0.5В
- выходное напряжение НИЗКОГО уровня VOL	не менее 0В	не более 0.4В
- выходное напряжение ВЫСОКОГО уровня VOH выход с открытым стоком, напряжение на котором определяется уровень VDD через внешний подтягивающий резистор.

б) Уровни по отношению к напряжению питания реализованы для КМОП-микросхем и/или для микросхем с напряжением питания до 5В. Используются следующие уровни:

- входное напряжение НИЗКОГО уровня VIL	не менее -0.5В	0.3 VDD
- входное напряжение ВЫСОКОГО уровня VIH	не менее 0.7VDD	не более VDDmax+0.5В
- выходное напряжение НИЗКОГО уровня VOL	не менее 0В	не более 0.4В
- выходное напряжение ВЫСОКОГО уровня VOH выход с открытым стоком, уровень на котором определяется уровнем VDD через внешний подтягивающий резистор.

Логические уровни на линиях шины зависят от подтягивающих резисторов к V_DD, тока утечки и, при наличии, последовательных резисторов с линиями ввода-вывода микросхем. Их значения необходимо выбрать таким образом, чтобы при установлении низкого уровня минимальный запас по помехоустойчивости составлял 0.1 V_DD и 0.2 V_DD при установлении высокого уровня.