- VBAT: cực dương của một nguồn chân 3V nuôi chip.
2.1.3 Khái quát giao diện I2C
I2C là viết tắc của từ Inter - Integrated Circuit là một chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ do hãng điện tử Philips Semiconductor sáng lập và xây dựng thành chuẩn năm 1990.
Các khái niệm cơ bản trong giao diện I2C:
Master (chip chủ): là chip khởi động quá trình truyền nhận, phát đi địa chỉ của thiết bị cần giao tiếp và tạo xung giữ nhịp trên đường SCL.
Slave (chip tớ): là chip có một địa chỉ cố định, được gọi bởi Master và phục vụ yêu cầu từ Master.
SDA (Serial Data): là đường dữ liệu nối tiếp, tất cả các thông tin về địa chỉ hay dữ liệu đều được truyền trên đường này theo thứ tự từng bit một. Chú ý là trong chuẩn I2C, bit có trọng số lớn nhất (MSB) được truyền đi trước nhất.
SCL (Serial Clock): là đường xung giữ nhịp nối tiếp. I2C là chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ, cần có 1 đường tạo xung giữ nhịp cho quá trình truyền/nhận, cứ mỗi xung trên đường giữ nhịp SCL, một bit dữ liệu trên đường SDA sẽ được lấy mẫu (sample). Dữ liệu nối tiếp trên đường SDA được lấy mẫu khi đường SCL ở mức cao trong một chu kỳ giữ nhịp, vì thế đường SDA không được đổi trạng thái khi SCL ở mức cao (trừ điều kiện START và STOP). Chân SDA có thể được đổi trạng thái khi SCL ở mức thấp.
Một giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL). SDA là đường truyền dữ liệu theo 2 hướng (từ master đến slave và ngược lại), còn SCL là đường truyền xung đồng hồ chỉ truyền theo một hướng (từ master đến slave).
Hình 2.4 Chế độ truyền nhận dữ liệu trong giao tiếp I2C
Trong một giao diện I2C thì có một thiết bị là chủ (master) và một thiết bị là tớ (slave). Tại sao lại có sự phân biệt này? Đó là vì trên một giao diện I2C thì quyền điều khiển thuộc về thiết bị chủ. Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng bộ cho toàn hệ thống, khi giữa 2 thiết bị chủ/tớ giao tiếp thì thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo ra xung đồng bộ và quản lý đến thiết bị tớ trong suốt quá trình giao tiếp. Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị động trong quá trình giao tiếp.
Một giao diện I2C có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau: - Một chủ một tớ (one master – one slave)
- Một chủ nhiều tớ (one master – multi slave) - Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master – multi slave) Vài điều kiện cần biết khi thiết lập một giao tiếp I2C:
- Điều kiện START (gọi tắt là S): điều kiện START được thiết lập khi có một sự chuyển đổi trạng thái từ cao xuống thấp tại SDA, khi SCL đang ở mức cao (mức cao là 1, mức thấp là 0).
- Điều kiện STOP (gọi tắt là P): điều kiện STOP được thiết lập khi có một sự chuyển đổi trạng thái từ thấp lên cao tại SDA, khi SCL đang ở mức cao.
- Điều kiện REPEAT START (bắt đầu lặp lại): khoảng giữa điều kiện START và STOP là khoảng bận của đường truyền, các master khác không tác động được vào đường truyền trong khoảng này. Trường hợp sau khi kết thúc quá trình truyền/nhận mà master không gửi điều kiện STOP lại gửi thêm 1 điều kiện START gọi là
REPEAT START. Khả năng này thường được dùng khi master muốn lấy dữ liệu liên tiếp từ các Slaves.
Hình 2.5 Mô tả điều kiện START, STOP và REPEAT START
- Bit ACK: dùng để báo hiệu dữ liệu đã được nhận, bit ACK được tạo ra tại thời điểm xung clock thứ 9 bằng cách kéo chân SDA xuống mức thấp.
- Bit NACK: dùng để báo hiệu dữ liệu đã bị lỗi hoặc byte truyền cuối cùng, bit NACK cũng được tạo ra tại thời điểm xung clock thứ 9 bằng cách kéo chân SDA lên mức cao.
Hình 2.6 Bit ACK/NACK trong giao diện I2C
Định dạng dữ liệu truyền:
Dữ liệu được truyền trên bus I2C theo từng bit, bit dữ liệu được truyền đi tại mỗi sườn lên của xung đồng hồ trên đường dây, quá trình thay đổi bit dữ liệu xảy ra khi SCL đang ở mức thấp
Hình 2.7 Quá trình truyền nhận 1 bit dữ liệu
Mỗi byte dữ liệu được truyền có độ dài là 8 bit. Số byte có thể truyền trong một lần là không hạn chế. Mỗi byte được truyền đi theo sau là một bit ACK, bit có trong số lớn nhất (MSB) sẽ được truyền đi đầu tiên, các bit kế tiếp sẽ được truyền đi lần lượt. Sau 8 xung clock thì dữ liệu đã được truyền đi, ở xung clock thứ 9 thì bit ACK được truyền đi báo hiệu đã nhận đủ 8 bit. Thiết bị truyền sau khi nhận được bit ACK sẽ tiếp tục thực hiện quá trình truyền hoặc kết thúc.
Hình 2.8 Dữ liệu được truyền trên giao diện I2C.
Một byte truyền đi có kèm theo bit ACK là điều kiện bắt buộc, nhằm đảm bảo cho quá trình truyền nhận được chính xác. Khi không nhận được đúng địa chỉ hay muốn kết thúc quá trình giao tiếp, thiết bị nhận sẽ gởi một xung Not_ACK (NACK) để báo cho thiết bị chủ biết. Thiết bị chủ sẽ tạo ra xung STOP để kết thúc hay lặp lại một xung START để bắt đầu quá trình mới.