www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе |
Динамо-машины Однокристальные микроконтроллеры
1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
+ипит (Уоо)
SDA (Serial Data line)
OUT -
SCL IN -
DATA I -1
оитц -I
DATA L IN /1
Master Slave 1 Slave 2
Рис. 1.5. Аппаратная реализация шины IC в режимах low-speed и fast-speed
Интерфейс любого устройства, подключенного к шине 1С, как видно из рисунка, отличается предельной простотой. Он состоит из двух транзисторов с открытым стоком (коллектором) и двух буферных элементов с высоким входным сопротивлением. Один из выводов назван SDA (Serial Data Line), предназначается для связи с линией последовательных данных. Второй вывод имеет сокращенное название SCL (Serial Clock Line), предусмотрен для связи с линией синхронизации.
Как известно, по любым цифровым шинам передаются сигналы, характеризуемые только двумя электрическими состояниями - laquo;О raquo; и laquo;1 raquo; ( laquo;низкий уровень raquo; и laquo;высокий уровень raquo;). Состояние, когда обе линии (SDA и SCL) установлены в состояние laquo;1 raquo;, считается свободным шинным состоянием. Шина в этот момент не занята и готова к трансляции данных (иначе говорят, что шина находится в состоянии ожидания). Но каким образом обеспечить это состояние, если интерфейсные элементы не имеют активных выходов, если наружу выведены открытые выводы элементов? Для обеспечения логических состояний к шине подключаются два внешних резистора R (pull-up resistors), laquo;подтягивающие raquo; линии к напряжению питания U .. Типичная величина этих резисторов колеблется в пределах 1...10 кОм. На рис. 1.5 эти резисторы показаны внешними, и такая ситуация прослеживается часто. Но иногда они имеются в составе master-абонента. Вообгце интерфейс master-абонента желательно изучить досконально, поскольку его выходы могут быть активными (иметь вместо
pull-up резисторов транзисторные ключи) и тогда на шине возникнет конфликт.
Здесь мы можем четко сказать, в чем главное отличие master-абонента от slave-абонента. Это очень просто: только master-абонент может генерировать сигнал SCL.
Важнейшим критерием, определяющим возможность использования той или иной шины, является ее спектр технических характеристик. Шина fC относится к классу двунаправленных асинхронных шин с последовательной передачей данных и, как следствие, обладает достаточно низкой пропускной способностью. Поэтому ее почти не используют в составе персональных компьютеров, разве что как вспомогательную для идентификации установленных устройств [1]. А вот для согласования работы устройств, наполняющих изделия бытовой техники, она вполне годится.
Основные технические характеристики шины 1 С по спецификации 1.0 приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Основные технические характеристики шины 1С
(спецификация 1.0)
Наименование параметра | Значение параметра |
Скорость обмена low-speed | не более 100 кбит/с |
Скорость обмена fast-speed | не более 400 кбит/с |
Число адресуемых устройств (7 бит) | до 128 |
Суммарная длина линий SCL и SDA | не более 4 м |
Суммарная паразитная емкость относительно общего провода | не более 400 пФ |
Входная емкость на каждый вывод абонента | не более 10 пФ |
Изучая данные табл. 1.1, можно сделать заключение, что шина fC совершенно не подходит для связи между удаленными абонентами, а значит, может быть использована только в составе одного прибора. Главным образом этот вывод исходит из малой протяженности линий SDA и SCL. Собственно говоря, в интернете автором была найдена страница, на которой ее создатель сообщил о том, что его конструкции без проблем работают при суммарной длине шины около 100 метров (естественно, с понижением скорости обмена данны-
ми). Но этот режим уже не нормируется оригинальной спецификацией, а значит, и надежная работа устройств не гарантируется.
Пропускная способность шины определяется как параметрами интерфейсов, так и паразитными параметрами линий SDA и SCL. На рис. 1.6 показаны эти паразитные параметры:
С,
распределенная емкость линии относительно общего
провода;
Свх - входная емкость интерфейса;
Z-np - индуктивность проводника линии.
+ипит (Vqd)
Спр:
=ПСпр
/-v-........ | ||
Cnpz | ||
I------
Cnp
14 X
Cbx -
Рис. 1.6. Паразитные параметры, влияющие на пропускную способность шины 1С
В протоколе обмена по шине используются не только статические состояния линий ( laquo;О raquo; и laquo;1 raquo;), но и перепады уровней ( laquo;О raquo; - gt; laquo;1 raquo; и laquo;1 raquo; laquo;О raquo;) и наличие паразитных параметров выражается в laquo;затягивании raquo; фронтов, а также спадов импульсов, как показано на рис. 1.7, что может нарушить нормальный обмен данными.
Рис. 1.7. laquo;Затяжка raquo; импульса при передаче по шине - результат влияния паразитных параметров
1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 |