8-900-374-94-44
Устройства работающие по интерфейсу I2C встречаются довольно часто, это различные часы реального времени, модули дисплеев, расширители потов и т.п.
Для работы шины I2C необходима внешняя подтяжка к питанию, состоящая из двух резисторов. От номинала резисторов зависит работы шины. Наиболее распространенные номиналы подтяжек в Arduino тематике это 10k и 4.7k. Резисторы номиналом 1.5k являются крайним значением для подтяжки линии I2C.
Для примера будем рассматривать номинал в 4.7k
В виду необходимости внешней подтяжки, производители монтируют резисторы прямо на модули.
Однако, что будет происходить при подключении сразу нескольких таких устройств к шине I2C?
Разберем подключение двух модулей. Как мы видим, при подключении двух устройств, теперь на каждой линии находится по два параллельно стоящих резистора.
Сопротивление параллельных резисторов рассчитывается по формуле
При подключении трех устройств, мы упераемся в граничное допустимое значение R/3 = 4.7k/3 = 1.56k
Из этого можно сделать вывод, что, при подтягивающих резисторах номиналом 4.7k, подключить к шине I2C можно не более трех устройств с работающей подтяжкой.
А что делать если необходимо повесить большее количество модулей?
Варианта два:
Либо увеличивать номиналы резисторов подтяжки (логики и пользы в этом не очень много)
Либо оставить подтяжку только на одном устройстве (т.е. просто подтянуть шину к линии питания)
Правильное подключение
Как можно понять, оба варианта на стандартных модулях сделать не так просто. Либо обрезать дорожки, либо выпаивать резисторы. На новом поколении наших Z-плат мы уделили внимание данной проблеме. На всех платах использующих интерфейс I2C имеется, где позволяет место, стандартный 2.54мм джампер для отключения подтяжки,
либо джампер под пайку, расположенный в легкодоступном месте.
В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.
zelectro.cc
Как расширить функциональность разрабатываемой системы на основе микроконтроллера? Да, этот вопрос интересует многих схемотехников, работающими над прототипами электронных устройств. Удивительно, но добавить к системе новые блоки, не изменяя схемы, позволит шина, разработанная инженерами Philips более 30 лет назад.
Благодаря интерфейсу I2C можно превратить микроконтроллер в простой конструктор, к которому можно подключить несколько сотен микросхем. Сразу стоит отметить, что их количество ограничивается емкостью шины в 400 пФ, но это один из немногих недостатков I2C.
Схема внутренней связи – так можно расшифровать название шины, которую сегодня можно встретить практически в каждом электронном устройстве. Стоит отметить, что в Philips запатентовали столь удачное в практическом плане решение и другие производители дублировали I2C под другими названиями.
Именно эта шина устанавливается для связи с внешним миром дисплеев, камер, сотовых телефонов. Количество периферических устройств, подключаемых к устройствам с помощью I2C, вообще не поддается учету. В чем же преимущества интерфейса?
I2C – последовательная
Шина представляет собой два проводника, а для управления интерфейсом достаточно одного микроконтроллера. Удивительно, но подобная простота позволяет производить отключение микросхем в процессе работы. Специальный встроенный фильтр способен справляться с всплесками, гарантируя сохранность обрабатываемой информации.
Среди недостатков I2C, кроме ограниченной емкости, сложность программирования и трудность с определением неисправности в ситуации с состоянием низкого уровня.
Изначально скорость шины была всего 100 кбит, а подключить к ней было можно всего 120 устройств. В 90-х годах стандарты изменились и скорость передачи данных увеличилась в 4 раза и появилась возможность подключения до 1000 микросхем.
Однако большинство производителей интерфейса зациклились на 400 кбит с подключением 120 устройств.
Проводники шины подсоединены к плюсу резисторами 1-10к, один из проводников является шиной данных, другой – тактирование. Работает такая схема просто: на линии есть одно ведущее устройство (микроконтроллер) и несколько периферийных устройств. Так как линии запитаны на плюсе, то подключенному слейву (ведомому элементу) достаточно прижать провод к земле и передать тем самым 0.
Когда периферическое устройство отпускает провод, по проводнику передается 1. Все элементарно, но если при совместной работе один из слейвов выдал 0, то остальным подключенным к шине устройствам придется подождать. Осуществляет тактирование и передачу микроконтроллер, предварительно уточнив, свободна ли линия. Для этого передается 1 на SCL и SDA, после чего создается старт-условие – прижимается линия SDA при значении SCL равном 1.
Следующим этапом работы является передача адреса того устройства, к которому нужно обратиться.
При этом нужно помнить, что считывание данных осуществляется при SCL =1, а передача идет вперед старшим битом.
Первые 7 бит – адрес устройства, 8 – команда записать (0) или читать (1).
Слейв получит все восемь сигналов, прижмет линию SDA на девятом такте SCL если ему все понятно. Если нет – то формируется сигнал стоп и передача данных осуществляется снова. При завершении работы отпускается линия SDA, при этом SCL не трогают.
Даже в том случае, если подключенная микросхема медленно обрабатывает сигнал, все равно она придержит SCL.
Вопросы демократии в схемотехнике регламентируются правилом монтажного И. В его основе лежит способность ведущего устройства контролировать результат работы. Обязательно перепроверяется – отпущена линия или нет, если она отпустилась – то мастер на данный момент ведущий, если нет – то что-то более важное пока держит линию. В этом случае нужно подождать просвет и сделать свою работу, когда таковой появится.
Однако, вполне возможно что все ведущие устройства решать заняться делом одновременно. В этом случае первенство будет за тем мастером, который первым начал тактирование и сделал это быстро. Если два устройства будут работать сверхсинхронно, то первым победит то из них, которое сгенерирует 0 чуть быстрее оппонента.
voltiq.ru
При подключении нескольких устройств или датчиков бывает необходимо определить адрес каждого устройства. Обычно производитель пишет информацию об адресе, но иногда нет времени искать. Ниже приведу Скетч-пример как на Arduino просканировать все подключенние устройства и вывести их адреса.
Подключается через контакты SDA и SCL (на ардуино УНО и НАНО они на контактах A4 и A5).
#include <Wire.h>
byte error, address;
int nDevices; //Кол-во найденных устройств
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
Serial.println("\nI2C Scanner");
}
void loop() {
Serial.println("Scanning...");
nDevices = 0;
for (address = 1; address < 127; address++ ) {
Wire.beginTransmission(address);
error = Wire.endTransmission();
if (error == 0) {
Serial.print("I2C device found at address 0x");
if (address < 16)
Serial.print("0");
Serial.print(address, HEX);
Serial.println(" !");
nDevices++;
}
else if (error == 4) {
Serial.print("Unknow error at address 0x");
if (address < 16)
Serial.print("0");
Serial.println(address, HEX);
}
}
if (nDevices == 0)
Serial.println("No I2C devices found\n");
else
Serial.println("done\n");
delay(5000); // Ждем 5 сек. до следующего сканирования
}
Добавить комментарийwww.2150692.ru
/*
ScanerI2C
Сканирование шины I2C на наличие устройсв, с отображением адреса устройства
http://robolive.ru
*/
#include <Wire.h>
String stringOne;
void setup()
{
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
}
void loop()
{
byte error, address;
int nDevices;
Serial.println(«Сканирование…»);
nDevices = 0;
for(address = 1; address < 127; address++ )
{
Wire.beginTransmission(address);
error = Wire.endTransmission();
if (error == 0)
{
String stringOne = String(address, HEX);
Serial.print(«0x»); Serial.print(stringOne); Serial.print(» — «);
if(stringOne==»0A») Serial.println(«‘Motor Driver'»);
if(stringOne==»0F») Serial.println(«‘Motor Driver'»);
if(stringOne==»1D») Serial.println(«‘ADXL345 Input 3-Axis Digital Accelerometer'»);
if(stringOne==»1E») Serial.println(«‘HMC5883 3-Axis Digital Compass'»);
if(stringOne==»5A») Serial.println(«‘Touch Sensor'»);
if(stringOne==»5B») Serial.println(«‘Touch Sensor'»);
if(stringOne==»5C») Serial.println(«‘Bh2750FVI digital Light Sensor’ OR ‘Touch Sensor» );
if(stringOne==»5D») Serial.println(«‘Touch Sensor'»);
if(stringOne==»20″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander’ OR ‘LCM1602 LCD Adapter’ «);
if(stringOne==»21″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander'»);
if(stringOne==»22″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander'»);
if(stringOne==»23″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander’ OR ‘Bh2750FVI digital Light Sensor'»);
if(stringOne==»24″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander'»);
if(stringOne==»25″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander'»);
if(stringOne==»26″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander'»);
if(stringOne==»27″) Serial.println(«‘PCF8574 8-Bit I/O Expander’ OR ‘LCM1602 LCD Adapter ‘»);
if(stringOne==»39″) Serial.println(«‘TSL2561 Ambient Light Sensor'»);
if(stringOne==»40″) Serial.println(«‘BMP180 barometric pressure sensor'» );
if(stringOne==»48″) Serial.println(«‘ADS1115 Module 16-Bit'»);
if(stringOne==»49″) Serial.println(«‘ADS1115 Module 16-Bit’ OR ‘SPI-to-UART'»);
if(stringOne==»4A») Serial.println(«‘ADS1115 Module 16-Bit'»);
if(stringOne==»4B») Serial.println(«‘ADS1115 Module 16-Bit'»);
if(stringOne==»50″) Serial.println(«‘AT24C32 EEPROM'»);
if(stringOne==»53″) Serial.println(«‘ADXL345 Input 3-Axis Digital Accelerometer'»);
if(stringOne==»68″) Serial.println(«‘DS3231 real-time clock’ OR ‘MPU-9250 Nine axis sensor module'»);
if(stringOne==»7A») Serial.println(«‘LCD OLED 128×64′»);
if(stringOne==»76″) Serial.println(«‘BMP280 barometric pressure sensor'»);
if(stringOne==»77″) Serial.println(«‘BMP180 barometric pressure sensor’ OR ‘BMP280 barometric pressure sensor'»);
if(stringOne==»78″) Serial.println(«‘LCD OLED 128×64′» );
nDevices++;
}
else if (error==4)
{
Serial.print(«Ошибка по адресу 0x»);
if (address<16)
Serial.print(«0»);
Serial.println(address,HEX);
}
}
if (nDevices == 0)
Serial.println(«I2C устройства не найдены\n»);
else
Serial.println(«Готово\n»);
delay(5000);
}
robolive.ru
Каждая шина I2C состоит из двух сигналов: SCL и SDA. SCL — это тактовый сигнал, а SDA — сигнал данных. Сигнал синхронизации всегда генерируется текущим ведущим устройством шины; некоторые подчиненные устройства могут вынуждать часы с низким значением времени, чтобы задержать мастер, воспринимающий больше данных.
В отличие от соединений UART или SPI, драйверы шины I2C являются «открытыми стоками», что означает, что они могут вытягивать соответствующий сигнал на низком уровне, но не могут управлять им. Таким образом, не может быть конкуренции за шины, когда одно устройство пытается вести линию высоко, в то время как другая пытается вытащить ее на низком уровне, исключая возможность повреждения драйверов или чрезмерную рассеивание мощности в системе. Каждая сигнальная линия имеет на нем резистор pull_up, чтобы восстановить сигнал до максимума, когда ни одно устройство не утверждает его низким.
Выбор резистора зависит от устройств на шине, но хорошее эмпирическое правило — начать с 4.7k и отрегулировать вниз.
Так как устройства на шине фактически не приводят к высоким сигналам, I2C допускает некоторую гибкость в подключении устройств с различными напряжениями ввода/вывода. В общем, в системе, где одно устройство находится на более высоком уровне напряжения, чем другое, может быть возможно подключить два устройства через I2C без какой-либо схемы переключения уровня между ними. Хитрость заключается в подключении резистора pull_up к нижнему из двух напряжений. Это работает только в некоторых случаях, когда нижнее напряжение двух системных напряжений превышает входное напряжение высокого уровня системы более высокого напряжения — например, 5V Arduino и 3.3V акселерометр.
Связь через I2C более сложна, чем при использовании UART или SPI. Сигнал должен соответствовать определенному протоколу для устройств на шине, чтобы распознать его как действительную связь I2C.
Сообщения разбиваются на два типа фрейма: адресный кадр, где ведущий указывает подчиненное устройство, которому отправляется сообщение, и один или несколько кадров данных, которые представляют собой 8-битные сообщения данных, переданные от ведущего к ведомому или наоборот, Данные помещаются на линию SDA после того, как SCL опустится, и отбирается после того, как линия SCL идет высоко. Время между фронтом синхронизации и чтением/записью данных определяется устройствами на шине и будет варьироваться от чипа до чипа.
Чтобы инициировать адресную рамку, главное устройство оставляет SCL высоким и вытягивает SDA на низком уровне. Это означает, что все подчиненные устройства будут уведомлены о начале передачи. Если два мастер-устройства хотят взять на себя ответственность за шину за один раз, какое бы устройство ни тянет, SDA low сначала выигрывает гонку и получает контроль над шиной. Можно запускать повторные запуски, инициируя новую последовательность связи без отказа от управления шиной другим мастерам.
Рамки адресов всегда первыми в любой новой последовательности сообщений. Для 7-но адреса сначала сначала отправляется самый старший бит (MSB), за которым следует бит R/W, указывающий, является ли это операцией чтения (1) или записи (0). 9-й бит кадра — бит NACK/ACK. Это относится ко всем кадрам (данные или адрес). Как только 8 бит кадра отправляются, принимающему устройству предоставляется контроль над SDA. Если принимающее устройство не вытягивает линию SDA до 9-го тактового импульса, можно сделать вывод, что принимающее устройство либо не получало данных, либо не умело разбирать сообщение. В этом случае обмен прекращается, и это зависит от мастера системы, чтобы решить, как действовать.
После отправки адресного фрейма данные могут начать передаваться. Ведущий будет просто продолжать генерировать тактовые импульсы с регулярным интервалом, и данные будут размещаться на SDA либо ведущим, либо ведомым, в зависимости от того, указывает ли бит R/W на операцию чтения или записи. Количество кадров данных произвольно, и большинство подчиненных устройств автоматически увеличивают внутренний регистр, что означает, что последующие чтения или записи поступают из следующего регистра в строке.
Как только все кадры данных будут отправлены, мастер будет генерировать условие остановки. Условия остановки определяются с помощью перехода 0-> 1 (от низкого до высокого) к SDA после перехода 0-> 1 на SCL, при этом SCL остается высоким. Во время нормальной записи данных значение SDA не должно меняться, когда SCL высок, чтобы избежать условия останова.
qaru.site
Trema-модуль I2C-Hub и I2C-Hub — модули, необходимые вам в том случае, когда количество выводов на шине I2C не достаточно. Модули будут полезен в проектах с большим количеством устройств с интерфейсом I2C — часы реального времени, дисплеи, модули температуры и т.д.
Все модули линейки «Trema» выполнены в одном формате
Модуль подключается к аппаратной или программной шине I2C Arduino.
Модуль удобно подключать 2 способами, в зависимости от ситуации:
Используя провода «Папа — Мама», подключаем напрямую к контроллеру Piranha UNO.
Для того, чтобы воспользоваться модулями, достаточно подключить его к плате Arduino и всё.
Дальше модули работают по принципу простого разветвителя.
Избегайте подключения нескольких устройств с одним адресом!
Это вызовет конфликт устройств
wiki.iarduino.ru