3. Принцип действия шины twi

Двухпроводной интерфейс (TWI) подключается к простой двухпроводной и двунаправленной шине, которая состоит из двух линий: линия синхронизации (SCL) и линия последовательной передачи данных (SDA). Источниками сигналов для обеих линий являются схемы с открытым коллектором в выходном каскаде (используется принцип "монтажного И"). Для создания высоких логических уровней на линиях шины, в т.ч. когда к шине не подключено ни одно устройство, необходимы подтягивающие к плюсу питания резисторы (Rp) - единственно необходимые внешние компоненты. Альтернативно, вместо подтягивающих резисторов могут использоваться источники тока.

Шина TWI является простым и эффективным средством соединения по последовательной шине нескольких устройств.

Устройство, подключенное к шине, может быть либо ведущим (master), либо подчиненным (slave). Чтобы передача по шине стала возможной, к ней должно быть подключено как минимум одно ведущее устройство.

Топологию шины TWI иллюстрирует рисунок 19.1.

Рисунок 19.1. Топология шины TWI

Каждое подключенное к шине подчиненное устройство должно иметь собственный неповторяющийся адрес, передачей которого ведущее устройство инициирует транзакцию. Могут использоваться 7- или 10-битные адреса. К одной шине допускается подключение нескольких ведущих устройств. Такая шина называется мультимастерной. Для определения, какое из одновременно осуществляющих доступ к шине ведущих устройств имеет приоритет, используется механизм арбитража.

Устройство может содержать, как логику ведущего устройства, так и логику подчиненного устройства. Кроме того, оно может эмулировать работу нескольких подчиненных устройств, путем реагирования на несколько адресов.

Ведущее устройство сигнализирует о начале транзакции генерацией на шине условия START (S). Затем, передается пакет адреса с адресом подчиненного устройства (ADDRESS) и указание желаемого направления передачи данных, т.е. чтение или запись (R/W). По завершении передачи всех пакетов данных (DATA), ведущее устройство генерирует на шине условие STOP (P) и транзакция завершается. После приема каждого байта получатель данных генерирует бит подтверждения (A или ACK) или неподтверждения (/A или NACK).

Транзакция шины TWI показана на рисунке 19.2.

Рисунок 19.2. Структура базовой транзакции шины TWI

Сигнал синхронизации транзакции генерирует ведущее устройство, однако, в целях снижения быстродействия шины, любое подключенное к шине устройство может увеличить длительность импульса низкого уровня.

1. Электрические характеристики

Электрические и временные характеристики модуля TWI микроконтроллеров XMEGA во многом идентичны интерфейсам I2C и SMBus, однако ввиду возможных отличий характеристик для гарантирования корректности функционирования в ведущем модуле TWI предусмотрен таймер контроля бездействия шины с программируемой выдержкой времени.

2. Условия start и stop

Для сигнализации о начале и конце транзакции предусмотрены два уникальных состояния шины: START и STOP, соответственно. Условие START (S) генерирует ведущее устройство путем изменения линии SDA из высокого состояния в низкое. При этом, линия SCL должна сохраняться в высоком состоянии. Завершает транзакцию ведущее устройство путем ввода условия STOP (P), а именно изменением линии SDA из низкого в высокое состояние с поддержанием линии SCL в ходе этого изменения в высоком состоянии.

Рисунок 19.3. Условия START и STOP

В течение одной транзакции допускается генерация нескольких условий START. Условие START, которое последовало не за условием STOP, называется условием повторного старта (REPEATED START, Sr).