90 ly thuyet truyen thong i2c

I Lời mở đầu I²C, viết tắt từ tiếng Anh "Inter-Intergrated Circuit", loại bus nối tiếp phát triển hãng sản xuất linh kiện điện tử Philips Ban đầu, loại bus dùng linh kiện điện tử Philip Sau đó, tính ưu việt đơn giản nó, I²C chuẩn hóa dùng rộng rãi mô đun truyền thông nối tiếp vi mạch tích hợp ngày Phiên 1.0 – 1992 Đây phiên đời năm 1992, bao gồm đặc điểm kỹ thuật sau: • Phần mềm bỏ sót phần lập trình địa Slave Sự thật chi tiết phức tạp không sử dụng • Kiểu tốc độ chậm ( low – speed ) bỏ qua • Kiểu nhanh ( fast ) thêm vào Nó cho phép tăng tốc độ bit lên đến 400 kbit/s Thiết bị sử dụng kiểu tương thích với kiểu tốc độ thấp hơn, sử dụng hệ thống bus I2C từ – 100 kbit/s • Địa 10-bit thêm vào Cho phép 1024 nút dịa Phiên 2.0 – 1998 Bus I2C trở thành chuẩn thực tế, lúc thực 1000 Ics 50 công ty đăng ký Tuy nhiên nhiều ứng dụng ngày yêu cầu tốc độ cao nguồn cung cấp nhỏ xuống Những phiên I2C bus cần phải ý đến yêu cầu kỹ thuật này, phiên có thay đổi sau: • Kiểu tốc độ cao (high-speed hay HS) thêm vào Cho phép tăng tốc độ bit lên đến 3.4Mbit/s Thiết bị hỗ trợ kiểu HS mang tính kế thừa, tức hoạt động tốc độ bit từ – 3.4Mbit/s • Ngõ trễ thiết bị với nguồn cung cấp 2V điều chỉnh cho phù hợp yêu cầu nhiễu trì tương thích với thiết bị có nguồn cung cấp cao • Yêu cầu 0.6V 6mA ngõ thiết bị với kiểu nhanh bỏ qua • Mức điện áp ngõ cố định cho thiết bị thay mức điện áp Bus • Thông tin ứng dụng cho dịch hai chiều thêm vào Phiên 2.1 – 2000 Phiên 2.1 có thay đổi nhỏ sau đây: • Sau “START condition” lặp lại kiểu HS, kéo dài thêm SCLH tín hiệu xung nhịp(clock signal) II Ích lợi cho người thiết kế I2C BUS Sản xuất Trong việc thiết kế điện tử, viễn thông điện tử công nghiệp thường có nhiều tương tự thiết kế dường không liên quan.Ví dụ như, hệ thống bao gồm : • Trong vài hệ thống điều khiển thông minh, thông thường vi điều khiển đơn chip • Các thiết bị LCD , cổng I/O, RAM, EEPROM chuyển đổi liệu Khai thác giống có lợi cho người thiết kế hệ thống sản xuất thiết bị, để tối ưu hiệu phần cứng đơn giản mạch thiết kế Philips phát triển Bus dây đơn giản chiều điều khiển nhiều IC Bus gọi Inter IC hay I2C-bus Tất thiết bị tương thích I2C-bus kết hợp chặt chẽ giao tiếp chip mà cho phép chúng thông tin trực tiếp với giao tiếp khác theo I2C-bus Khái niệm thiết kế giải nhiều vấn đề giao tiếp gặp phải thiết kế mạch điều khiển số Sau số chi tiết I2C-bus: • Chỉ yêu cầu dây bus : đường xung nhịp đồng hồ ( SCL: a serial data line) đường liệu ( SDA: a serial data line) • Mỗi thiết bị kết nối đến Bus có địa mềm địa mối liên hệ đơn giản chủ/tớ (Master/Slave) tồn Masters hoạt động phát chủ (Master-Transmitters) thu chủ(MasterReceivers) • Trong Bus đa chủ ( multi-master bus) bao gồm phát xung đột phân xử để tránh sai lệch liệu hai hay nhiều Masters đồng thời khởi động truyền liệu lúc • Dữ liệu nối tiếp, 8-bit định hướng, chiều truyền ở: - Standard (Chuẩn) 100 kb/s - Fast (Nhanh) 400 kb/s - Fast mode plus (Nhanh hơn) Mb/s - High speed mode (Tốc độ cao) 3.4 Mb/s • Bộ lọc loại bỏ gai nhiễu dây Bus để giữ liệu nguyên gốc • Số lượng IC kết nối chung Bus bị giới hạn điện dung tối đa Bus 400pF Lợi ích cho người thiết kế Một số chi tiết I2C-bus mà đặc biệt hút người dùng: • Khối hàm biểu đồ khối phù hợp với IC thực tế; thiết kế thực nhanh từ sơ đồ khối đến lược đồ • Không cần phải thiết kế giao diện Bus giao tiếp Bus tích hợp sẵn trên chip • Nghi thức truyền liệu địa tích hợp cho phép hệ thống để phần mềm định nghóa hoàn toàn • Các IC loại thường sử dụng nhiều ứng dụng khác • Thời gian thiết kế rút ngắn người thiết kế nhanh chóng thân thiện với việc thường xuyên sử dụng khối hàm đại diện cho I2C-bus tương thích IC • Các IC thêm vào gỡ mà không ảnh hưởng đến phần tử khác Bus • Sự kiểm tra chỉnh lỗi đơn giản Sự trục trặc nhanh chóng • Thời gian phát triển phần mềm rút ngắn nhờ thư viện mà có mô đun phần mềm dùng lại Thêm vào thuận lợi này, CMOS IC có tích hợp I2C bus có độ tương thích cao, cung cấp cho người thiết kế đặc điểm kỹ thuật đặc trưng thiết bị di động Tất bao gồm: • Năng lương tiêu thụ thấp • Chống nhiễu tốt • Tầm điện áp nguồn cung cấp rộng • Hoạt động với khoảng nhiệt độ lớn Lợi ích sản suất I2C-Bus tương thích với IC trợ giúp thiết kế, mà cung cấp nhiều lợi ích to lớn cho việc sản suất thiết bị vì: • I2C-Bus với thiết kế đơn giản cần dây tối thiểu hóa đa liên kết IC có chân nhiều đường mạch in Kết bảng mạch in nhỏ rẻ • Phương thức tích hợp toàn I2C-Bus loại bỏ yêu cầu giải mã địa liên kết logic (glue logic) khác • Đa chủ ( multi Master) khả I2CBus cho phép nhanh chóng kiểm tra xếp định tuyến với thiết bị người dùng theo kết nối cục đến đường chung • I2C-Bus có sẵn tương thích với với IC SO(small outline), VSO(very small outline) tốt Đó số lợi ích Thêm vào đó, IC có tích hợp I2C-Bus làm tăng linh động thiết kế hệ thống cách nhiều thiết bị khác có cấu trúc đơn giản dễ dàng nâng cấp để cập nhật Trong trường hợp này, thiết bị thuộc họ phát triển lên từ thiết kế họ Nâng cấp cho thiết bị tăng cường chức cho thiết bị mẫu (ví dụ mở rộng nhớ, điều khiển từ xa v.v) làm đơn giản cách tách IC tương thích Bus III Giới thiệu đặc điểm kỹ thuật I2C-Bus Về ứng dụng điều khiển số định hướng 8-bit, ứng dụng yêu cầu vi điều khiển, tiêu chuẩn thiết kế thiết lập: • Hệ thống hoàn chỉnh thường bao gồm vi điều khiển thiết bị ngoại vi khác nhớ mở rộng I/O • Chi phí kết nối với nhiều thiết bị mà không cần hệ thống phải tối thiểu • Một hệ thống mà thực hàm điều khiển không yêu cầu truyền liệu tốc độ cao • Toàn hiệu phụ thuộc vào thiết bị dược chọn cấu trúc tự nhiên Bus đa liên kết Để sản suất hệ thống đạt tiêu chuẩn này, cấu trúc nối tiếp yêu cầu Dù Bus nối tiếp khả lưu lượng Bus song song, yêu cầu dây nối chân kết nối IC Tuy nhiên, Bus không đơn thần dây đa liên kết, mà biểu tất định dạng thủ tục giao tiếp giao tiếp bên hệ thống Thiết bị giao tiếp với thiết bị khác Bus nối tiếp phải mang số phương thức mà tránh tất hỗn loạn xảy ra, liệu tắc nghẽn thông tin Thiết bị tốc độ cao phải có khả giao tiếp với thiết bị có tốc độ thấp Một hệ phải không phụ thuộc vào thiết bị kết nối với nó, mặt khác điều chỉnh cải tiến không khả thi Một thủ tục đưa để dịnh thiết bị diều khiển Bus Và, thiết bị khác với tốc độ xung nhịp khác kết nối đến Bus, xung nhịp nguồn Bus phải định nghóa Tất tiêu chuẩn điều bao hàm I2C-Bus IV Khái niệm I2C-Bus I2C-Bus cung cấp cách chế tạo IC( NMOS, CMOS, bipolar) Gồm có dây, liệu nối tiếp( SDA: serial data) xung nhịp nối tiếp (SCL: serial clock), mang thông tin thiết bị Bus nối với thiết bị Mỗi thiết bị định nghóa địa ( dù thiết bị vi điều khiển, điều khiển LCD, nhớ hay giao tiếp bàn phím) sử dụng thu phát, phụ thuộc vào chức thiết bị Hiển nhiên điều khiển LCD thu, nhớ thu phát liệu thêm vào thu phát, thiết bị xem làbộ chủ(Master) hoặcbộ tớ (Slave) thực truyền liệu Xem bảng Bộ chủ thiết bị khởi đầu truyền liệu Bus khởi tạo tín hiệu xung nhịp phép truyền Tại thời điểm này, thiết bị định địa coi tớ Thuật ngữMô tảBộ phátThiết bị truyền liệu đến Bus.Bộ thuThiết bị nhận liệu từ Bus.Bộ chủThiết bị khởi động truyền, khởi tạo xung nhịp kết thúc truyền Bộ tớthiết bị định địa Bộ chủ Đa chủHơn chủ cố gắng để điều khiển Bus thời điểm mà không sai lạc thông điệp Sự phân xửThủ tục đảm bảo rằng, có chủ lúc cố gắng điều khiển Bus, có cho phép làm và thông điệp không sai Đồng bộThủ tục đồng tín hiệu xung nhịp hai hay nhiều thiết bị Bảng : Định nghóa thuât ngữ I2C Bus I2C Bus Bus đa chủ Điều có nghóa nhiều thiết bị có khả điều khiển Bus mà kết nối với Vì chủ thường vi điều khiển, xét đến trường hợp liệu truyền hai vi điều khiển kết nối với I2C Bus (Xem hình 2) Hình 2: Ví dụ sử dụng I2C có vi diều khiển kết nối Điểm bật mối quan hệ chủ-tớ thu-phát thiết lập I2C Bus Chú ý mối quan hệ không cố định, phụ thuộc vào hướng truyền liệu thời điểm Sự truyền liệu tiến hành sau: 1, Giả thiết vi điều khiển A muốn truyền thông tin cho vi điều khiển B: • Vi điều khiển A(chủ), vi điều khiển B (tớ)được định địa • Vi điều khiển A(bộ phát chủ) truyền liệu cho vi điều khiển B(bộ thu tớ) • Vi điều khiển A kết thúc truyền 2, Nếu vi điều khiển A muốn nhận thông tin từ vi điều khiển B: • Vi điều khiển A(chủ), vi điều khiển B định địa chỉ(tớ) • Vi điều khiển A(bộ thu chủ) nhận liệu từ vi điều khiển B (bộ phát tớ) • Vi điều khiển A kết thúc truyền Khả kết nối nhiều vi điều khiển với I2C Bus có nghóa nhiều master khởi động truyền liệu thời điểm Để tránh hỗn độn sinh từ việc này, người phát phiển thủ tục gọi phân xử (Arbitration) Thủ tục dựa kết nối And nối dây đến đường SCL Việc khởi tạo tín hiệu xung nhịp I2C Bus luôn nhiệm vụ thiết bị chủ (master devices); chủ khởi tạo tín hiệu xung nhịp truyền liệu Bus Tín hiệu xung nhịp I2C Bus từ chủ hiệu chỉnh kéo dài thiết bị tớ có tốc độ chậm mà giữ đường SCL, chủ khác phân xử xảy V Tính chất chung I2C Bus Cả SDA SCL đường dây chiều, kết nối với nguồn dương theo nguồn dòng diện trở kéo lên (Xem hình 3) Khi Bus rảnh , hai đường dây mức cao Tần ngõ thiết bị kết nối với I2C Bus phải có cực máng mở hay cực thu mở để thực hàm And nối dây Dữ liệu I2C Bus truyền đạt tốc độ 100 kbit/s chế độ chuẩn (stardard mode), tốc độ 400 kbit/s chế độ nhanh(fast mode), tốc độ 3.4 Mbit/s chế độ tốc độ cao (high-speed mode) Số lượng thiết bị kết nối với I2C Bus phụ thuộc vào điện dung Bus giới hạn 400pF Hình 3: Tính chất I2C Bus VI Sự truyền bit Bởi nhiều thiết bị kỹ thuật đa dạng khác ( CMOS, NMOS, bipolar) kết nối với I2C Bus mức logic “0” “1” không cố định phụ thuộc vào liên hợp mức logic VDD Một xung nhịp khởi tạo cho bit liệu truyền Sự hợp lệ liệu Dữ liệu đường SDA phải ổn định suốt khoảng thời gian mức cao xung nhịp Trạng thái SDA thay đổi tín hiệu xung nhịp đường SCL xuống mức thấp.(Xem hình 4) Hình : truyền bit I2C Bus Điều kiện KHỞI ĐỘNG điều kiện DỪNG( START (S) STOP(P) conditions) Trong thủ tục I2C Bus, trạng thái phát sinh dược định nghóa điều kiện KHỞI ĐỘNG điều kiện DỪNG ( START (S) STOP(P) conditions) Hình : Điều kiện KHỞI ĐỘNG điều kiện DỪNG Điều kiện KHỞI ĐỘNG(S) : chuyển đổi trạng thái từ mức CAO xuống mức THẤP SDA SCL mức CAO Điều kiện DỪNG (P) : chuyển đổi trạng thái từ mức THẤP xuống mức CAO SDA SCL mức CAO Điều kiện KHỞI ĐỘNG điều kiện DỪNG luôn khởi động chủ Bus coi bận sau điều kiện KHỞI ĐỘNG Bus trở lại rảnh sau điều kiện DỪNG Bus trạng thái bận KHỞI ĐỘNG lặp lại ( Sr : repeated START) kích khởi thay điều kiện DỪNG Về điểm này, điều kiện KHỞI ĐỘNG(S) KHỞI ĐỘNG lặp lại (Sr) định nghóa giống ( Xem hình 10) Do đó, phần lại , ta gọi tắt S đại diện cho Điều kiện KHỞI ĐỘNG KHỞI ĐỘNG lặp lại Và P đại diện cho điều kiện DỪNG Thiết bị kết nối với Bus phát S P dễ dàng chúng kết hợp chặt chẽ giao diện phần cứng cần thiết Tuy nhiên, vi điều khiển mà giao phát có Hình 17 : Truyền liệu phần cứng khả trút hết xác liệu đến thiết bị tớ a, Cấu hình chủ gửi địa kết xuất đến phần cứng chủ b, Phần cứng chủ kết xuất liệu để chọn tớ 1.2 Byte khởi động ( START byte) Vi điều khiển kết nối với I2C Bus cách Một vi điều khiển với giao diện phần cứng I2C Bus tích hợp chip lập trình ngắt yêu cầu từ Bus Khi thiết bị giao diện vậy, phải kiểm sát Bus phần mềm Hiển nhiên, vi điều khiển kiểm sát nhiều lần, thời gian tiêu tốn để thực hàm chủ định Có khác biệt tốc độthiết bị có phần cứng tốc độ nhanh vi điều khiền liên quan có tốc độ chậm mà dựa vào phần mềm kiểm sát Trong trường hợp này, truyền liệu trước thủ tục bắt đầu mà dài bình thường(Xem hình 18) Hình 18 : Thủ tục byte bắt đầu Thủ tục bắt đầu bao gồm: • Một điều kiện khởi động (S) • Một byte khởi động(00000001) • Một xung nhịp xác nhận (ACK) • Một điều kiện khởi động lặp lại(Sr) Sau S truyền chủ mà yêu cầu truy xuất Bus, byte khởi động(00000001) truyền Vi điều khiển khác lấy mẫu SDA, với tốc độ lấy mẫu chậm bit byte khởi động phát Sau phát mức THẤP SDA, vi điều khiển chuyển lên tốc độ lấy mẫu cao tìm Sr mà sau sử dụng cho việc đồng Phần cứng thu xóa thu nhận Sr ngắt byte khởi động Xung nhịp mà có liên quan ACK kích khởi sau byte khởi động Điều phù hợp định dạng xử lý byte sử dụng Bus Không thiết bị cho phép ACK cho byte khởi động Sự tương thích với CBUS Các thu CBUS kết nối với I2C Bus kiểu chuẩn Tuy nhiên, đường Bus thứ ba gọi DLEN sau phải kết nối bỏ qua bit ACK Thông thường, truyền I2C Bus byte bit.; CBUS tương thích với thiết bị có định dạng khác 1.3 Trong cấu trúc hỗn hợp Bus, thiết bị tích hợp I2C Bus phải không đáp ứng thông điệp CBUS Vì lý này, địa CBUS đặc trưng (0000001X) mà thiết bị không tương thích I2C Bus đáp ứng nó, dự trữ Sau truyền địa CBUS, đường DLEN kích hoạt truyền với định dạng CBUS gửi ( xem hình 19) Hình 19 : Sự truyền định dạng liệu với phát/bộ thu CBUS Sau P,đtất thiết bị lần sẵn sàng để nhận liệu Bộ truyền chủ gửi định dạng CBUS sau truyền địa CBUS Sự truyền kết thúc P, nhận biết tất thiết bị Chú ý : Nếu cấu hình CBUS nhận biết mở rộng CBUS tương thích với thiết bị không tính trước, người thiết kế cho phép để thích nghi với thời gian giữ để điều kiện đặc trưng thiềt bị sử dụng XI Mở rộng đặc điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu chuẩn Đặc điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu chuẩn, truyền liệu đạt tới tốc độ 100 kbit/s bit địa chỉ, tồn từ năm đầu thập kỷ 80 Khái niệm nhanh chóng phát triển phổ biến chấp nhận rộng rãi tiêu chuẩn thực tế với tương thích hàng trăm loại IC khác cho Phillips nhà sản suất khác Để đáp ứng nhu cầu cho tốc độ cao, sẵn sàng kết nối tốt với nhiều địa tớ nhằm phát triển số thiết bị mới, điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu chuẩn nâng cấp qua giai đoạn có mở rộng sau • Kiểu nhanh (Fast) 400 kb/s • Kiểu Tốc độ cao (High speed mode) 3.4 Mb/s • Địa 10 bit, cho phép sử dụng thêm tới 1024 địa tớ Có lý để mở rộng điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu chuẩn: • Nhiều ứng dụng ngày yêu cầu truyền số lượng lớn liệu nối tiếp yêu cầu tốc độ lớn 100bit/s( kiểu chuẩn), chí lớn 400bit/s (kiểu nhanh) Như phát triển kỹ thuật bán dẫn , thiết bị I2C Bus đạt đến tốc độ 3.4Mbit/s( kiểu HS) với gia tặng đáng ý kèm theo giá sản xuất mạch điện giao diện • Vì tất 122 địa có sẵn với thiết kế bit sớm xếp, biểu bề cần nhiều địa kết nối để tránh đïc vấn đề cấp phát địa tớ cho thiết bị Vấn đề đïc giải thiết kế định địa 10 bit, cho phép tăng khoảng 10 lần địa có sẵn trước Thiết bị tớ với giao diện I2C Bus kiểu nhanh(Fast) kiểu tốc độ cao (HS) 10 địa nhớ Nếu có thể, địa bit thích giải pháp phần cứng rẻ kết độ dài thông điệp ngắn Thiết bị với địa bit 10 bit kết hợp chung hệ thống I2C Bus hệ thống kiểu nhanh(Fast) hay kiểu tốc độ cao (HS) Cả hai tồn chủ sau khởi động địa bit 10 bit XII Kiểu nhanh( fast mode) Trong đặc điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu nhanh, giao thức, định dạng, mức logic tải dung lớn cho SDA SCL trích dẫn từ điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu chuẩn không đổi Các thiết bị kiểu nhanh thu phát đạt dược tốc độ 400 kbit/s Yêu cầu tối thiểu đồng với truyền 400kbit/s ; chúng kéo dài giai đoạn mức thấp SCL để làm chậm truyền Các thiết bị kiểu nhanh tương thích kế thừa giao tiếp với thiết bị kiểu chuẩn hệ thống I2C Bus tốc độ từ đến 100 kbit/s Đặc điểm kỹ thuật I2C Bus kiểu nhanh đặc điểm thêm vào so sánh với kiểu chuẩn: • Tốc độ bit tối đa tăng lên 400 kbit/s • Sự định thời SDA SCL làm thích nghi.Không có yêu cầu tương thích với hệ thống Bus khác CBUS chúng hoạt động tồc độ bit tăng lên • Các ngõ vào thiết bị kiểu nhanh hợp triệt gai kích khởi Schmitt ngõ vào SDA SCL • Các điệm ngõ thiết bị kiểu nhanh đưa vào điều khiển cạnh xuống SDA SCL • Nếu nguồn cung cấp cho thiết bị kiểu nhanh bị tắt, chân I/0 SDA SCL phải thả để chúng không làm tắc đường Bus • XIII Kiểu tốc độ cao :HS(High Speed Mode) Thiết bị kiểu HS đột phá tốc độ truyền I2C Bus Các thiết bị kiểu HS truyền thông tin với tốc độ bit đạt 3.4 Mbit/s, trì kế tục với kiểu nhanh(fast) kiểu chuẩn(stardard) cho giao tiếp chiều hệ thống Bus có nhiều kiểu tốc độ Chấp nhận phân xử đồng xung nhịp không thực suốt truyền kiểu HS, nghi thức Bus nối tiếp định dạng liệu trì với hệ thống kiểu nhanh Phụ thuộc vào ứng dụng, thiết bị có giao diện I2C Bus kiểu HS hay kiểu nhanh, dù thiết bị kiểu HS thích chúng thiết kế số lượng ứng dụng lớn Sự truyền tốc độ cao Để đạt tốc độ truyền 3.4 Mbit/s cải tiến tạo thành từ chi tiết kỹ thuật I2C Bus thông thường • Thiết bị chủ kiểu HS có điệm ngõ cực máng mở cho SDAH kết hợp cực máng kéo xuống mạch nguồn dòng kéo lên ngõ SCLH Mạch nguồn dòng làm ngắn lại thời gian lên SCLH Chỉ nguồn dòng master cho phép số thời điểm suốt kiểu HS • Không có phân xử đồng xung nhịp thực suốt truyền kiểu HS hệ thống đa master, hệ thống mà tăng tốc khả vận chuyển bit Thủ tục phân xử luôn hoàn thành sau truyền mã master trước kiểu F/S • Thiết bị master kiểu HS khởi tạo SCL từ CAO xuống THẤP với tỷ số ½ Điều làm giảm bớt yêu cầu định thời cho thời gian thiết lập thời gian treo • Chỉ có khác biệt thiết bị slave kiểu HS kiểu F/S tốc độ mà hoạt động Những slave kiểu HS có điệm ngõ cực máng mở ngõ SCLH SDAH Tran kéo xuống tùy chọn chân SCLH sử dụng để kéo dài mức THẤP SCLH, dù điều phép sau bit ACK truyền kiểu HS • Các ngõ thiết bị kiểu HS chứa triệ xung gai kích khởi Schmitt ngõ SDAH SCLH • Bộ điệm ngõ thiết bị kiểu HS chứa điều khiển độ dốc cạnh xuống SDAH SCLH Hình 20 cho thấy cấu hình vật lý I2C Bus hệ thống với thiết bị kiểu HS Chân SDA SCL thiết bị chủ đïc sử dụng hệ thống Bus kết hợp tốc độ không kết nối hệ thống kiểu HS Trong trøng hợp vậy, chân sử dụng cho thực khác Hình 20 : Cấu hình I2C Bus với thiết bị kiểu HS (1) SDA SCL không sử dụng cho hàm khác (2) Đến ngõ lọc (3) Chỉ có chủ dang giữ Bus cho phép mạch nguồn dòng kéo lên (4) Trans ngõ lựa chọn cực máng mở, kéo dài SCLH Định dạng truyền liệu nối tiếp kiểu HS Định dạng truyền liệu nối tiếp Hs-mode phù hợp I2C-bus chế độ chuẩn Kiểu HS bắt đầu sau điều kiện sau (tất kiểu F/S): Điều kiện START (S) Mã chủ bit (00001XXX) Bit NACK Hình 21 22 trình bày chi tiết điều kiện Bộ mã chủ có hàm : • Nó cho phép phân xử đồng chủ tốc độ kiểu F/S , kết có chủ chiếm ưu • Nó cho biết bắt đầu truyền kiểu HS Mã chủ kiểu HS bị giới hạn bit mà không sử dụng cho địa tớ hay cho mục đích khác Hơn , chủ có mã chủ ,có thể nâng cấp chủ kiểu HS diện hệ thống I2C-bus (măc dù mã chủ 0000 1000 bị hạn chế cho kiểm tra cho mục đích chuẩn đoán) Mã chủ cho thiết bị chủ kiểu HS lập trình chọn lựa người thiết kế hệ thống Hình 21 : Định dạng truyền liệu kiểu HS Hình 22 : Sự truyền hoàn chỉnh kiểu HS Sự phân xử xung đồng xảy suốt trình truyền mã chủ bit NACK , sau chủ chiếm ưu lại được kích hoạt Mã chủ cho thiết bị khác biết mà truyền kiểu HS để bắt đầu kết nối với thiết bị phù hợp với đặc tính kỹ thuật kiểu HS Khi thiết bị cho phép để thừa nhận mã chủ , mã chủ theo sau băng NACK Sau bit NACKvà đường SCLH kéo lên mức cao (HIGH level) , chủ kích hoạt chuyển thành kiểu HS cho phép (ở thời gian tH ) (Xem hình 22) nguồn dòng kéo lên cho tín hiệu SCLH Khi thiết bị khác có thể trì hoãn truyền nối tiếp trước t H tín hiệu mức thấp (LOW level) tín hiệu SCLH , chủ kích hoạt cho phép mạch nguồn dòng kéo lên tất thiết bị giải thoát SCLH SCLH đạt đến mức CAO, làm tăng tốc phần cuối thời gian lên SCLH Bộ chủ giữ Bus sau gửi Sr đïc theo sau địa tớ bit( 10 bit)với bit địa R / W , nhận bit ACK từ tớ chọn Sau Sr ACK NACK, chủ giữ Bus tắt mạch nguồn dòng kéo lên Điều cho phép thiết bị khác để trì hoãn truyền nối tiếp kéo dài chu kỳ mức THẤP SCLH Bộ chủ giữ Bus cho phép mạch nguồn dòng kéo lên lần tất thiết bị thả lỏng SCLH tới mức CAO, làm tăng tốc phần cuối thời gian lên SCLH Truyền liệu tiếp tục kiểu HS sau Sr kế tiếp, chuyển kiểu F/S sau P Để rút gọn mã phần đầu chủ, có khả chủ kết nối số truyền kiểu HS, tách biệt Sr Sự chuyển đổi từ kiểu F/S sang HS ngược lại Sau xóa khởi tạo, thiết bị kiểu HS phải kiểu F/S Mỗi thiết bị kiểu HS có thể chuyển từ kiểu F/S sang HS ngược lại (nhờ tính chất kế tục) điều khiển truyền nối tiếp I2C Bus Trước thời gian t1 hình 22, thiết bị kết nối hoạt động kiểu nhanh Giữa thời gian t tH ( khoảng thời gian kéo dài số thiết bị) thiết bị kết nối phải nhận biết dãy “ S_00001XXX_ NACK” phải chuyển mạch bean từ thiết lập kiểu Fast sang kiểu HS Giữa thời gian t1 tH thiết bị chủ tớ kết nối thực chuyển đổi động tác sau: Bộ chủ thắng phân xử: Phù hợp với lọc ngõ SDAH SCLH theo yêu cầu triệt gai nhiễu kiểu HS Phù hợp với thiết lập thời gian giữ theo yêu cầu kiểu HS Phù hợp với điều chỉnh độ dốc ngõ SDAH SCLH theo yêu cầu kiểu HS Chuyển sang tốc độ bit kiểu HS, điều yêu cầu sau thời điểm tH Cho phép mạch nguồn dòng kéo lean ngõ SCLH thời điểm tH Bộ chủ thua phân xử : Phù hợp với lọc ngõ SDAH SCLH theo yêu cầu triệt gai nhiễu kiểu HS Chờ P phát mà Bus rảnh Tất tớ : Phù hợp với lọc ngõ SDAH SCLH theo yêu cầu triệt gai nhiễu kiểu HS Phù hợp với thiết lập thời gian giữ theo yêu cầu kiểu HS Yêu cầu có đầy đủ nhờ thích nghi lọc ngõ Phù hợp với điều chỉnh độ dốc ngõ SDAH, cần thiết Với thiết bị tớ, điều chỉnh độ dốc áp dụng cho ngõ SDAH, phụ thuộc vào dung sai mạch, yêu cầu kiểu Fast HS có đầy đủ mà không chuyển mạch điện bean Tại thời điểm tFS hình 22, thiết bị phải nhận biết P chuyển mạch bên từ thiết lập kiểu HS sang thiết lập kiểu Fast trước thời điểm t1 Điều phải hoàn thành khoảng thời gian ngắn lúc Bus rảnh theo chi tiết kỹ thuật bảng theo chi tiết kỹ thuật kiểu Fast XIV Định địa 10 bit Phần mô tả định địa 10 bit bị bỏ qua định địa bit sử dụng Định địa 10 bit tương thích kết nối với định địa 10 bit Việc sử dụng 10 bit cho định địa khai thác kết hợp dự trữ 1111XXX cho bit đầu theo sau S Sr lý giải mục X.1 Định địa 10 bit không ảnh hưởng đến tồn bit địa Thiết bị với địa bit 10 bit kết nối với I2C Bus, định địa sử dụng hệ thống kiểu F/S HS Mặc dù có kết hợp bit địa dự trữ 1111XXX, có kết hợp 11110XX sử dụng cho định địa 10 bit kết hợp lại 11111XX dự trữ cho tăng cường I2C Bus tương lai Định nghóa bit byte Địa tớ 10 bit định dạng byte kèm theo S Sr bit byte 11110XX mà bit cuối chúng( XX) bit có trọng số cao địa 10 bit; bit thứ byte R / W bit, định chiều truyền thông điệp Nếu R / W = byte thứ chứa bit lại(XXXX XXXX) địa 10 bit Nếu R / W = byte chứa liệu truyền từ tớ đến chủ Định dạng địa 10 bit Có thể cósự kết hợp đa dạng định dạng đọc/ghi truyền bao gồm định địa 10 bit Định dạng liệu có gồm: • Bộ phát chủ truyền tới thu tớ với địa tớ 10 bit Chiều truyền không đổi( Xem hình 23) Khi địa 10 bit theo sau S , tớ so sánh bit byte địa tớ(11110XX) với địa kiểm tra bit thứ R / W = Điều nhiều • • • • thiết bị phù hợp đáp ứng lại ACK(A1) Tất tớ kiểm tra phù hợp so sánh bit byte thứ địa tớ(XXXX XXXX) với địa chúng có địa phù hợp đáp ứng lại ACK(A2) Bộ tớ trì địa nhận P Sr có theo sau địa khác Bộ thu chủ đọc từ phát tớ với địa tớ 10 bit Chiều truyền thay đổi sau bit R / W thứ ( xem hình 24 ) Bao gồm A2, thủ tục giống mô tả cho phát chủ thu tớ Sau Sr, tớ dược định địa lưu lại định địa từ trước Bộ tớ sau kiểm tra liệu bit byte địa tớ theo sau Sr có giống sau S không, kiểm tra liệu bit R / W có không Nếu phù hợp, tớ xem định địa phát đáp ứng lại ACK(A3) Bộ phát tớ trì địa ch đến nhận P nhận Sr khác theo sau địa tớ khác Sau Sr, tất thiết bị tớ khác so sánh bit byte (11110XX) với địa chúng kiểm tra bit thứ 8( R / W ) Tuy nhiên, không thiiết bị chúng định địa R / W =1( cho thiết bị 10 bit) địa tớ 11110XX không phù hợp Định dạng kết hợp :Bộ chủ truyền liệu đến tớ sau đọc địa từ tớ này( Xem hình 25) Bộ chủ chiếm Bus toàn thời gian Chiều truyền thay đổi sau bit R / W thứ Định dạng kết hợp : Bộ chủ truyền liệu đến tớ sau truyền liệu đến tớ khác(Xem hình 26) Bộ chủ chiếm Bus toàn thời gian Định dạng kết hợp : 10 bit bit kết hợp truyền nối tiếp( Xem hình 27) • Sau S Sr, địa 10 bit bit truyền Hình 27 cho ta thấylàm để chủ truyền liệu đến tớ vớ bit sau truyền liệu đến tớ thứ với 10 bit Bộ chủ chiếm Bus suốt thời gian Hình 23 : Bộ phát chủ định địa thu tớ với địa 10 bit Hình 24 : Bộ thu chủ định địa phát tớ với địa 10 bit Hình 25 : Định dạng kết hợp Bộ chủ định địa tớ với địa 10 bit sau truyền liệu đếm tớ đọc liệu từ tớ Hình 26 : Định dạng kết hợp Bộ chủ định địa tớ với địa 10 bit Hình 27 : Định dạng kết hợp Bộ chủ định địa tớ, với địa 10 bit, với địa bit Chú ý : Định dạng kết hợp sử dụng, ví dụ như, để điều khiển nhớ nối tiếp Trong suốt byte đầu tiên, Vị trí nhớ phải ghi Sau S địa tớ lặp lại, liệu truyền Mọi tự tăng hay giảm vị trí truy xuất nhớ trước định người thiết kế thiết bị Theo sau byte bit ACK Thiết bị tương thích I2C phải xóa mức logickhi nhận S Sr làm trước truyền địa tớ Địa gọi chung byte khởi động định địa 10 bit Thủ tục định địa cho I2C Bus byte byte sau S luôn định tớ chọn chủ Trường hợp ngoại lệ địa “ gọi chung” 00000000 Thiết bị tớ với địa 10 bit xử lý trường hợp giống thiết bị tớ với địa bit Phần cứng tớ truyền địa 10 bit sau địa “gọi chung” Trong trường hợp này, byte địa “gọi chung” theo sau byte chứa địa 10 bit phát chủ Định dạng thể hình 10, byte liệu chứa bit có trọng số nhỏ địa chủ Byte khởi động 00000001 biết trước việc định địa 10 bit giống định địa bit( Xem 10.1.2) ... nhiều IC Bus gọi Inter IC hay I2C- bus Tất thiết bị tương thích I2C- bus kết hợp chặt chẽ giao tiếp chip mà cho phép chúng thông tin trực tiếp với giao tiếp khác theo I2C- bus Khái niệm thiết kế giải... kết nối đến Bus, xung nhịp nguồn Bus phải định nghóa Tất tiêu chuẩn điều bao hàm I2C- Bus IV Khái niệm I2C- Bus I2C- Bus cung cấp cách chế tạo IC( NMOS, CMOS, bipolar) Gồm có dây, liệu nối tiếp(... ngữ I2C Bus I2C Bus Bus đa chủ Điều có nghóa nhiều thiết bị có khả điều khiển Bus mà kết nối với Vì chủ thường vi điều khiển, xét đến trường hợp liệu truyền hai vi điều khiển kết nối với I2C