Vyvinutý společností Philips v 80. letech, I2C (alternativně hláskovaný I2C) se stal jedním z nejčastěji používaných sériových komunikačních protokolů v elektronice. I2C usnadňuje komunikaci mezi elektronickými součástmi nebo integrovanými obvody, ať už jsou součásti na stejné desce plošných spojů nebo připojeny kabelem.
Co je protokol I2C?
I2C je sériový komunikační protokol, který vyžaduje pouze dvě signální vedení. Byl navržen pro komunikaci mezi čipy na desce s plošnými spoji (PCB). I2C byl původně navržen pro komunikaci 100 Kbps. V průběhu let však byly vyvinuty rychlejší režimy přenosu dat k dosažení rychlostí až 3,4 Mbit. Klíčovou vlastností I2C je schopnost mít mnoho komponent na jedné komunikační sběrnici pouze se dvěma dráty, díky čemuž je I2C ideální pro jednoduché aplikace. Protokol I2C byl zaveden jako oficiální standard umožňující zpětnou kompatibilitu mezi implementacemi I2C.
Signály I2C
Protokol I2C používá ke komunikaci se zařízeními na komunikační sběrnici dvě obousměrné signální linky. Používají se dva signály:
- Sériová datová linka (SDL)
- Sériové datové hodiny (SDC)
Důvod, že I2C může ke komunikaci s několika periferiemi používat pouze dva signály, je způsob, jakým je zpracována komunikace po sběrnici. Každá komunikace I2C začíná 7bitovou (nebo 10bitovou) adresou, která volá adresu periferního zařízení. To umožňuje více zařízením na sběrnici I2C hrát roli primárního zařízení podle požadavků systému. Aby se zabránilo kolizím komunikace, protokol I2C obsahuje možnosti arbitráží a detekce kolizí, které umožňují plynulou komunikaci po sběrnici.
Výhody I2C
Jako komunikační protokol má I2C následující výhody:
- Flexibilní rychlosti přenosu dat.
- Komunikace na delší vzdálenost než SPI.
- Každé zařízení na sběrnici je samostatně adresovatelné.
- Zařízení mají jednoduchý primární / sekundární vztah.
- Vyžaduje pouze dvě signální vedení.
- Je schopen zpracovat více primárních komunikací zajištěním arbitráže a detekce kolize komunikace.
Omezení I2C
Se všemi těmito výhodami má I2C také několik omezení, která bude možná třeba navrhnout. Mezi nejdůležitější omezení I2C patří:
- Protože pro adresování zařízení je k dispozici pouze 7 bitů (nebo 10 bitů), mohou zařízení na stejné sběrnici sdílet stejnou adresu. Některá zařízení mohou konfigurovat několik posledních bitů adresy, ale to ukládá omezení zařízení na stejné sběrnici.
- K dispozici je pouze několik omezených komunikačních rychlostí a mnoho zařízení nepodporuje přenos při vyšších rychlostech. Částečná podpora pro každou rychlost na sběrnici je nutná, aby se zabránilo pomalejším zařízením zachytit částečné přenosy, které by mohly mít za následek provozní závady.
- Sdílená povaha sběrnice I2C může mít za následek zavěšení celé sběrnice, když přestane fungovat jedno zařízení na sběrnici. Cyklování napájení na sběrnici může obnovit správný provoz.
- Jelikož zařízení nastavují vlastní komunikační rychlost, pomalejší provozní zařízení mohou zpozdit provoz rychlejších zařízení.
- I2C čerpá více energie než jiné sériové komunikační sběrnice díky topologii otevřeného odtoku komunikačních linek.
- Omezení sběrnice I2C obvykle omezují počet zařízení na sběrnici na zhruba tucet.
Aplikace I2C
I2C je skvělá volba pro aplikace, které vyžadují spíše nízké náklady a jednoduchou implementaci než vysokou rychlost. Mezi běžné způsoby použití komunikačního protokolu I2C patří například:
- Čtení určitých integrovaných obvodů paměti.
- Přístup k DAC a ADC.
- Přenos a ovládání akcí zaměřených na uživatele.
- Čtení hardwarových senzorů.
- Komunikace s více mikrořadiči.