A Philips által az 1980-as években kifejlesztett I2C (más néven I2C) az egyik leggyakrabban használt soros kommunikációs protokoll lett az elektronikában. Az I2C megkönnyíti az elektronikus alkatrészek vagy integrált áramkörök közötti kommunikációt, függetlenül attól, hogy az összetevők ugyanazon a PCB-n vannak, vagy kábellel vannak csatlakoztatva.
Mi az I2C protokoll?
Az I2C egy soros kommunikációs protokoll, amely csak két jelvonalat igényel. Nyomtatott áramköri lapon (PCB) lévő chipek közötti kommunikációra tervezték. Az I2C-t eredetileg 100 Kbps-os kommunikációra tervezték. Az évek során azonban gyorsabb adatátviteli módokat fejlesztettek ki, amelyek akár 3-as sebességet is elérhetnek.4 Mbit.
Az I2C kulcsfontosságú jellemzője, hogy egyetlen kommunikációs buszon több alkatrészt is képes kezelni, mindössze két vezetékkel, ami az I2C-t tökéletessé teszi az egyszerű alkalmazásokhoz. Az I2C protokollt hivatalos szabványként hozták létre, amely lehetővé teszi az I2C megvalósítások közötti visszafelé kompatibilitást.
I2C jelek
Az I2C protokoll két kétirányú jelvonalat használ a kommunikációs buszon lévő eszközökkel való kommunikációhoz. A két használt jel:
- Soros adatvonal (SDL)
- Soros adatóra (SDC)
Az oka annak, hogy az I2C csak két jelet tud használni a több perifériával való kommunikációhoz, az a buszon való kommunikáció kezelésének módja. Minden I2C kommunikáció egy 7 bites (vagy 10 bites) címmel kezdődik, amely kihívja a periféria címét.
Ez lehetővé teszi, hogy az I2C buszon több eszköz is betöltse az elsődleges eszköz szerepét a rendszer igényei szerint. A kommunikációs ütközések elkerülése érdekében az I2C protokoll arbitrációs és ütközésészlelési képességeket tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a zökkenőmentes kommunikációt a buszon.
Az I2C előnyei
Kommunikációs protokollként az I2C a következő előnyökkel rendelkezik:
- Rugalmas adatátviteli sebesség.
- Hosszabb távolsági kommunikáció, mint az SPI.
- A buszon minden eszköz egymástól függetlenül címezhető.
- Az eszközök között egyszerű elsődleges/másodlagos kapcsolat van.
- Csak két jelvonalra van szükség.
- Képes több elsődleges kommunikáció kezelésére választottbírósági és kommunikációs ütközések észlelésével.
Az I2C korlátai
Ezen előnyök mellett az I2C-nek van néhány korlátja is, amelyeket esetleg figyelembe kell venni. A legfontosabb I2C korlátozások a következők:
- Mivel csak 7 bites (vagy 10 bites) áll rendelkezésre az eszközcímzéshez, az ugyanazon a buszon lévő eszközök megoszthatják ugyanazt a címet. Egyes eszközök be tudják állítani a cím utolsó néhány bitjét, de ez korlátozza az ugyanazon a buszon lévő eszközök számát.
- Csak néhány korlátozott kommunikációs sebesség érhető el, és sok eszköz nem támogatja a nagyobb sebességű átvitelt. A buszon minden sebesség részleges támogatása szükséges, hogy megakadályozzák, hogy a lassabb eszközök elkapják a részleges adásokat, amelyek működési hibákat okozhatnak.
- Az I2C busz megosztott jellege azt eredményezheti, hogy az egész busz lefagy, amikor a buszon egyetlen eszköz leáll. A busz áramellátásának újraindítása visszaállíthatja a megfelelő működést.
- Mivel az eszközök saját kommunikációs sebességet állítanak be, a lassabb működésű eszközök késleltethetik a gyorsabb eszközök működését.
- Az I2C több energiát vesz fel, mint más soros kommunikációs buszok a kommunikációs vonalak nyílt lefolyású topológiája miatt.
- Az I2C busz korlátai általában körülbelül egy tucatra korlátozzák a buszon lévő eszközök számát.
I2C alkalmazások
Az I2C nagyszerű lehetőség olyan alkalmazásokhoz, amelyek alacsony költséget és egyszerű megvalósítást igényelnek a nagy sebesség helyett. Például az I2C kommunikációs protokoll gyakori felhasználásai a következők:
- Bizonyos memória IC-k olvasása.
- Hozzáférés a DAC-okhoz és ADC-khez.
- Felhasználó által irányított műveletek továbbítása és vezérlése.
- Hardveres érzékelők olvasása.
- Kommunikáció több mikrovezérlővel.
