Спецификация шины i2c

Полная система управления, состоящая, по крайней мере, из одного микроконтроллера и периферии в виде запоминающих устройств и устройств ввода (вывода), включает в свой состав устройства обмена информацией в виде шинных структур, или шин передачи данных. Стоимость таких систем должна быть минимальна, при выполнении требований

1. обеспечение необходимого быстродействия;

2. быстрые приборы должны иметь возможность обмениваться информацией с медленными.

Шина i²C относится к категории мультимастер шин, что означает, что к ней может быть присоединено больше одного устройства, способного ею управлять.

Терминология шины i²C

• Передатчик – устройство, которое посылает данные на шину.

• Приемник – устройство, получающее данные с шины.

• Ведущий (мастер) – устройство, инициирующее передачу, генерирующее тактовые сигналы и обрывающее передачу.

• Ведомый – устройство, адресуемое ведущим.

• Мультимастер – ситуация, когда более одного ведущего может пытаться управлять шиной в одно и то же время без искажения информации.

• Арбитраж – процедура, гарантирующая, что в ситуации мультимастер только одному ведущему будет позволено управлять шиной и информация не будет искажена.

• Синхронизация – процедура синхронизации работы во времени двух или более устройств.

Схемы передачи информации

Ситуация одновременной передачи информации двумя устройствами разрешается арбитражем, в результате чего только один мастер выдает управляющий код «1»;, остальные – «0»;.

Линия данных и линия синхронизации являются двунаправленными линиями, связанными с положительным напряжением источника питания через подтягивающий резистор.

Когда линия свободна, обе линии находятся в состоянии «1». Выходной каскад устройств, соединенных шиной, должен иметь открытый сток или открытый коллектор для того, чтобы выполнять функцию монтажного И.

Данные на шине I²C могут передаваться со скоростью до 100 бит/с в стандартном режиме или 400 бит/с в быстром режиме.

Генерация тактовых сигналов при передаче данных всегда является обязанностью ведущих, причем каждый из них генерирует свои собственные тактовые сигналы.

Тактовые сигналы могут растягиваться медленными ведомыми, удерживающие в низком состоянии линию синхронизации.

Передача бита

Данные на линии должны быть стабильны в течение высокого уровня периода тактовой частоты.

Смена состояния на линии данных происходит только тогда, когда уровень на линии низкий.

Условия старта и остановки:

• START-условие – это переход из «1» в «0» на линии данных , если при этом линия синхронизации находится в состоянии «1».

• STOP-условие – это переход из «0» в «1» на линии данных , если при этом линия синхронизации находится в состоянии «1».

Условия START и STOP всегда генерируется ведущим. Считается, что шина занята после условия START и свободна после условия STOP.

Передача данных

Передача данных осуществляется по формату, указанному на рисунке.

После START-условия (S) посылается адрес ведомого. Это адрес имеет длину 7 бит, за ним следует восьмой бит , который является битом направления данных. (R/ – чтение/запись). «0» означает пердачу данных (WRITE), «1» - запрос данных (READ).

A – подтверждение (низкий уровень SDA);

– нет подтверждения (высокий уровень SDA).