3. Электрические и временные характеристики i2c-шины

В I²C-шине могут быть смешаны приборы с разным напряжением питания V_DD (1.5В, 3.0В, 5.0В, 9.0В, 12.0В) и с разными скоростными характеристиками. Разброс напряжения питания у приборов не влияет на работоспособность шины, так как к каждой линии обычно должен подключаться подтягивающий резистор, соединенный с питанием 5В.

Для I²C-шины не заданы жесткие значения логической единицы и нуля. Согласно спецификации I²C-шины входное напряжение низкого уровня для любого прибора с любой скоростью работы не должно быть ниже -0.5В и выше 0.3V_DD. Входное напряжение высокого уровня для медленных и быстрых устройств должно быть не ниже 0.7V_DD и не выше V_DD.

В абсолютных величинах это требование составляет приблизительно от -0.5В до 1.5В для низкого уровня и выше 3.0В для высокого уровня входного напряжения. Емкость любого вывода входа/выхода не должна превышать 10 пФ.

Тактовая частота на линии SCL не должна превышать 100 кГц для медленных и 400 кГц для быстрых устройств. Длительность нулевого уровня периода тактовой частоты должна быть не менее 4.7·10^-6 с для медленных устройств и не менее 1.3·10^-6 с - для быстрых. Длительность высокого уровня периода тактовой частоты составляет не менее 4.0·10^-6 с и 0.6·10^-6 с аналогично.

Пауза между STOP и START-условием составляет не менее 4.7·10^-6 с для низкоскоростных устройств и 0.6·10^-6 с - для быстрых устройств.

5. Адаптер параллельного порта принтера

К шине I²C несложно подключить компьютер. Такое подключение используется при настройке компонентов шины, для контроля работоспособности устройств, загрузки инициирующей информации, для использования возможностей компьютера по документированию информации, визуализации протекающих процессов и для других целей.

В [3] приведена схема (рисунок 3.16) подключения IBM-совместимого компьютера к шине. Схема позволяет I²C-компьютер-ным программам обмениваться информацией через любой IBM-совместимый параллельный порт принтера, используя последовательный I²C-протокол. В приведенном примере используется параллельный принтерный порт LPT с разъемом DB25. Фирмы Signetics и Philips разработали необходимое программное обеспечение обслуживания шины по I²C-протоколу. Программно переключаемые SDA- и SCL-линии совместимы со всеми I²C-интегральными схемами и I²C-платами расширения, такими как DTV 7191 и DTV 9051.

Рисунок 3.16 - Адаптер параллельного порта принтера

В схеме используется микросхема инверторов с открытым коллектором К555ЛН2. Такое подключение полностью отвечает идеологии шины. Питание интерфейсной платы должно осуществляться от устройства, для которого она применяется, а не из порта принтера компьютера.

6. IM - шина

INTERMETALL-BUS (IM-bus) IM-шина была разработана для управления микросхемами системы DIGIT 2000 от центрального контроллера (CCU). Через эту шину CCU может записать данные в ИС системы DIGIT 2000 или прочесть данные из них. CCU всегда действует как ведущий, а все управляемые им ИМС - как ведомые.

IM-шина состоит из трех линий:

• IMI - линия подтверждения (Ident);

• IMC - линия тактовой частоты (Clock);

• IMD - линия данных (DATA).

Значение тактовой частоты находится в диапазоне от 50 Гц до 170 кГц. Линии тактовой частоты и подтверждения являются однонаправленными, и сигналы IMC и IMI идут от CCU к ведомым устройствам.

Линия данных IMD является двунаправленной, т.е. данные идут в обоих направлениях. Двунаправленность линии достигается за счет использования выходов с открытым стоком. В этом случае максимальное сопротивление выхода элемента в открытом состоянии 150 Ом.

CCU включает в себя общий для всех выходов данных подтягивающий резистор 2.5 кОм. Микросхемы с интерфейсом IM-шины работают, как правило, с сигналами ТТЛ-уровней.

Временная диаграмма работы IM-шины приведена на рисунке 3.17.

Рисунок 3.17 - Временная диаграмма работы IM-шины

В пассивном состоянии сигналы всех трех линий шины находятся в состоянии ВЫСОКОГО уровня. Чтобы начать передачу, CCU выставляет на IMI-линию НИЗКИЙ уровень, показывающий передачу адреса. На линии IMC формируются тактовые импульсы. Синхронно по фронту сигнала тактовой частоты происходит смена данных у ведомых ИМС.

По линии IMD передаются восемь адресных бит, начиная с младшего значащего бита (LSB). В конце адресного байта сигнал IMI переходит в ВЫСОКИЙ уровень, разрешая процедуру сравнения адреса в ведомых ИМС. В схеме, опознавшей свой адрес, интерфейс IM-шины переключает линию данных на чтение или запись, так как эти функции взаимосвязаны с адресами.

Также с адресом жестко связан размер данных. Поэтому CCU передает восемь или шестнадцать тактовых импульсов, в зависимости от переданного адреса. Один или два байта записываются в адресуемую ИМС (или считываются из нее), начиная с младшего (LSB) значащего бита.

Завершением обмена данными по шине является короткий импульс НИЗКОГО уровня на IMI-линии. Это инициализирует запоминание принятых данных. Последнее обуславливает прерывание обмена по шине на время до 10 мс.