2.3 Сетевые интерфейсы встраиваемых систем

Данный раздел посвящен обзору сетевых промышленных проводных и

беспроводных, локальных и глобальных интерфейсов, которые применяются в

современных встраиваемых системах для организации канала связи между

компонентами самой ВВС или с другими информационными системами

верхних уровней управления (см. пирамиду автоматизации).

2.3.1

Последовательный интерфейс I²C

В

бытовой

технике,

телекоммуникационном

оборудовании

и

промышленной электронике часто встречаются похожие решения, в, казалось

бы, никак не связанных изделиях. Например, практически каждая система

включает в себя:

 Некоторый «умный» узел управления, обычно однокристалльная

микроЭВМ.

 Узлы общего назначения, такие как буферы ЖКИ, порты ввода-вывода,

RAM, EEPROM или преобразователи данных.

 Специфические узлы, такие как схемы цифровой настройки и

обработки сигнала для радио- и видео- систем, или генераторы

тонального набора для телефонии.

Для того, чтобы использовать эти общие решения к выгоде конструкторов

и производителей (технологов), а также для увеличения эффективности

аппаратуры и упрощения схемотехнических решений, Philips в 1980 году

разработала

простую

двунаправленную

двухпроводную

шину

для

эффективного «межмикросхемного» (inter-IC) управления. Шина так и

называется – Inter-Integrated Circuit, или IIC (I²C) шина [7, 18]. 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.

107

Основной режим работы шины I²C – 100 кбит/с; 10 кбит/с в режиме работы

с пониженной скоростью. Заметим, что стандарт допускает тактирование с

частотой вплоть до нулевой. Для адресации I²C-устройств используется 7 бит.

После пересмотра стандарта в 1992 году становится возможным

подключение ещё большего количества устройств на одну шину (за счёт

возможности 10-битной адресации), а также большую скорость до 400 кбит/с в

скоростном режиме. Соответственно, доступное количество свободных узлов

выросло

до

1008.

Максимальное

допустимое

количество

микросхем,

подсоединенных к одной шине, ограничивается максимальной емкостью шины

в 400 пФ.

Версия

стандарта

2.0,

выпущенная

в

1998

году

представила

высокоскоростной режим работы со скоростью до 3.4 Мбит/с с пониженным

энергопотреблением. Последняя версия 2.1 2000 года включила лишь

незначительные доработки.

1 октября 2006 года были отменены лицензионные отчисления за

использование протокола I²C. Однако, отчисления сохраняются для выделения

эксклюзивного подчинённого адреса на шине I²C.

Список возможных применений I²C:

















доступ к модулям памяти (RAM, EEPROM, Flash и др.);

доступ к низкоскоростным ЦАП/АЦП;

работа с часами реального времени (RTC);

регулировка контрастности, насыщенности и цветового баланса

мониторов;

управление интеллектуальными звукоизлучателем (динамиками);

управление ЖКИ, в том числе в мобильных телефонах;

чтение информации с датчиков мониторинга и диагностики

оборудования, например, термостат центрального процессора или

датчик скорости вращения вентилятора охлаждения процессора;

информационный обмен между микроконтроллерами.