مقاله I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت

اختصاصی از یارا فایل مقاله I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"

 فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحات:33

چکیده:

­­در دنیای صنعتی امروز ، انتقال دیتا به عنوان یکی از مهمترین بخشهای پروسه های کنترلی شناخته شده است و طراحان در تلاش برای بوجود آمدن پروتکل های جدیدی با ایمنی ، صحت و سرعت بالا در انتقال دیتا هستند. در این مقاله ، در ابتدا به معرفی تبادل دیتا (Data Communication) پرداخته و برخی از مباحث کلیدی آن از جمله ارتباط سریال و موازی ، فزستنده و گیرنده ، اتصالات و تبادل شفاف ، ساختار Master-Slave ، سرعت انتقال ، مدوله سازی ، Handshaking را مختصراً توضیح می دهیم. سپس به قسمت اصلی مقاله ، معرفی پروتکل I2C می پردازیم . این پروتکل توسط شرکت فیلیپس در دهه 1980 جهت ارتباط دستگاههای TV با پردازشگر ابداع شده است. که بدلیل سادگی و سرعت مناسب آن مورد توجه دیگر سازندگان قطعات الکترونیک قرار گرفت و هم اکنون به عنوان یکی از پروتکل های کاربردی در صنعت شناخته شده است. در این مقاله به جزئیات فنی این پروتکل و کاربردهای آن در بخشهای مختلف پرداخته ایم.

کلمات کلیدی :

I2C ، میکروکنترلر، همزمان سازی، SDA ، SCL ، Handshaking ، Baud rate ، DTE ، DCE ، Master ، Slave ، OSI ، Wired-AND ، open-collector ، open-drain ، current-source ، Arbitration ، Acknowledge ، RS-232 ، SERVO ، Hub ، Repeater ، Extender ، GPIO ، Multiplexer ، LED

 چگونه تبادل دیتا انجام می پذیرد؟

هدف از تبادل دیتا ، انتقال دیت بین 2 یا تعداد بیشتری واحد می باشد. به عنوان یک اصل ، آنها می توانند کاراکتر، دستورات باشند که نیاز به نمایش دارند.ساده ترین سطح زبان کامپیوتر ، کاراکترهای باینری است که شامل 7 یا 8 ، عدد صفر یا یک می باشد. اکثر کامپیوترها با این سطح کار می کنند.

تبادل دیتا اساساً با صفر و یک صورت می گیرد.

یکی از استانداردهای معمول در کامپیوترها ، استاندارد ASCII می باشد که شامل 128 کاراکتر است که هر کدام از آنها از 7 بیت تشکیل شده است. باید توجه داشت که ارتباطات در داخل کامپیوتر با سرعت زیادی انجام می شود

پاورپوینت درباره مقدمه ای بر I2C Bus

اختصاصی از یارا فایل پاورپوینت درباره مقدمه ای بر I2C Bus دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل :power point( قابل ویرایش) تعداد اسلاید: 117 اسلاید

تاریخچه

پروتکل I2C در اوایل دهه 1980 توسط شرکت Philips ابداع گردید.

هدف آن در ابتدا فراهم کردن راهی ساده جهت ارتباط یک CPU با تراشه های جانبی در یک دستگاه TV بود.

I2C در حقیقت مخفف Inter IC Bus می باشد که به منظور فراهم کردن یک لینک ارتباطی بین مدارات مجتمع می باشد.

البته امروزه این پروتکل در صنعت به صورت عمومی پذیرفته شده است و کاربرد آن از سطح تجهیزات صوتی و تصویری نیز فرا تر رفته است به گونه ای که شرکتهای گوناگون مانند Xicor ، SGS Thomson ، Siemens،Intel ، T I ، Maxim ، Atmel و Analog Devices به روشهای گوناگون شروع به سازگار کردن قطعات خود با این پروتکل نمودند.

منافع طراح

nاین پروتکل سبب سهولت و سرعت در طراحی مدارات میگردد. با این پروتکل به راحتی می توان نمونه اولیه را از روی بلوک دیاگرام سیستم بدست آورد ، زیرا :

nبلوک دیاگرام عملیاتی کاملا با ICهای واقعی مطابقت دارند.

nرابطهای I2C به صورت on-chip وجود دارند.

nهم از لحاظ نرم افزاری و هم سخت افزاری قابل کنترل است.

nICها براحتی می توانند به این باس افزوده یا کم گردند.

nعیب یابی و رفع آن براحتی امکان پذیر است.

nزمان طراحی نرم افزاری نیز با استفاده از Library هایی که موجود هستند کاهش می یابد.

و بطور عمومی :

nمصرف بی نهایت کم جریان

nامنیت در برابر نویز بسیار بالا

nمحدوده وسیع ولتاژ تغذیه

nرنج وسیع گرمایی

دانلود تحقیق کامل درباره I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق کامل درباره I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 33

I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت

چکیده:

در دنیای صنعتی امروز ، انتقال دیتا به عنوان یکی از مهمترین بخشهای پروسه های کنترلی شناخته شده است و طراحان در تلاش برای بوجود آمدن پروتکل های جدیدی با ایمنی ، صحت و سرعت بالا در انتقال دیتا هستند. در این مقاله ، در ابتدا به معرفی تبادل دیتا (Data Communication) پرداخته و برخی از مباحث کلیدی آن از جمله ارتباط سریال و موازی ، فزستنده و گیرنده ، اتصالات و تبادل شفاف ، ساختار Master-Slave ، سرعت انتقال ، مدوله سازی ، Handshaking را مختصراً توضیح می دهیم. سپس به قسمت اصلی مقاله ، معرفی پروتکل I2C می پردازیم . این پروتکل توسط شرکت فیلیپس در دهه 1980 جهت ارتباط دستگاههای TV با پردازشگر ابداع شده است. که بدلیل سادگی و سرعت مناسب آن مورد توجه دیگر سازندگان قطعات الکترونیک قرار گرفت و هم اکنون به عنوان یکی از پروتکل های کاربردی در صنعت شناخته شده است. در این مقاله به جزئیات فنی این پروتکل و کاربردهای آن در بخشهای مختلف پرداخته ایم.

کلمات کلیدی :

I2C ، میکروکنترلر، همزمان سازی، SDA ، SCL ، Handshaking ، Baud rate ، DTE ، DCE ، Master ، Slave ، OSI ، Wired-AND ، open-collector ، open-drain ، current-source ، Arbitration ، Acknowledge ، RS-232 ، SERVO ، Hub ، Repeater ، Extender ، GPIO ، Multiplexer ، LED

چگونه تبادل دیتا انجام می پذیرد؟

هدف از تبادل دیتا ، انتقال دیت بین 2 یا تعداد بیشتری واحد می باشد. به عنوان یک اصل ، آنها می توانند کاراکتر، دستورات باشند که نیاز به نمایش دارند.ساده ترین سطح زبان کامپیوتر ، کاراکترهای باینری است که شامل 7 یا 8 ، عدد صفر یا یک می باشد. اکثر کامپیوترها با این سطح کار می کنند.

تبادل دیتا اساساً با صفر و یک صورت می گیرد.

یکی از استانداردهای معمول در کامپیوترها ، استاندارد ASCII می باشد که شامل 128 کاراکتر است که هر کدام از آنها از 7 بیت تشکیل شده است. باید توجه داشت که ارتباطات در داخل کامپیوتر با سرعت زیادی انجام می شود و برای ارتباط با محیط خارج باید ارتباطات همزمان شوند و همچنین باید صحت تبادل دیتا ، کنترل شود.

استانداردهای مختلفی از ASCII وجود دارد. به عنوان مثال Extended ASCII که از هشتمین بیت نیز برای انتقال data استفاده می کند.

یک بیت در هر زمان یا یک بایت بطور کامل

دو روش برای انتقال دیتا وجود دارد :

1- سریال

2- موازی

در انتقال موازی ، برای هر بیت یک مسیر در نظر گرفته شده است. بنابراین کاراکترها می توانند بطور همزمان ارسال شوند. با توجه به این مزیت، که سرعت بالای انتقال است این روش در سیستمهای ارتباطی کوتاه مورد استفاده قرار می گیرد.

در مقابل ، در روش سریال هر بیت در هر لحظه فرستاده می شود. بنابراین پروتکل ارتباطی ، باید بتواند برای مقصد ، ابتدا و انتها را مشخص کند. علاوه بر این، سرعت انتقال نیز با واحد bit/s معرفی می شود.

یک کاراکتر در یک زمان یا یک جمله کامل

ما دو روش برای انتقال سریال داریم :

انتقال غیر همزمان (Asynchronous)

انتقال همزمان (synchronous)

در انتقال غیر همزمان ، ترانسمیتر، کاراکترها را در یک لحظه با بیت start و stop می فرستد. و گیرنده هر بیت start را که دریافت می کند، بقیه بیتها را به عنوان کاراکتر تفسیر می کند. و بیت stop گیرنده را ریست می کند. در حدود 90 تا 95 درصد از انتقال نوع سریال data بصورت غیر همزمان است.

در انتقال همزمان همه پیام ها در یک لحظه فرستاده می شود. سرعت انتقال توسط خط clock بر روی یک سیم جداگانه یا بصورت مدوله شده بر روی سیگنال دیتا ، تعیین می شود. عیب روش غیر همزمان در مقابل روش همزمان این است که حدود 20 الی 25 درصد پیغام شامل بیتهای پریتی می باشد.

فرستنده و گیرنده

در مبحث تبادل دیتا ، سخت افزارهایی با نام فرستنده و گیرنده وجود دارد. مانند PC و ربات که می توانند هم به عنوان گیرنده و هم به صورت فرستنده در یک زمان عمل کنند.

این انتقال به سه روش می تواند انجام شود:

simplex : انتقال دیتا تنها یک طرفه است و از جانب فرستنده به گیرنده ، روی یک line می باشد.

Half duplex : انتقال دیتا ، به صورت دو طرفه می باشد ولی نه بصورت همزمان بلکه روی دو line جداگانه انجام می پذیرد.

Full duplex : انتقال دیتا ، به صورت دو طرفه ، همزمان روی یک line انجام می پذیرد.(مانند انتقال دیتا در مکالمات تلفنی)

اتصال صحیح :

DTE(data terminal equipment) و DCE(data communication equipment) از جمله اصطلاحاتی است که در تبادل دیتا وجود دارد. کامپیوترها و ترمینالها معمولاً DTE هستند، مودم و سخت افزارهای ارتباطی معمولاً DCE هستند در حالی که تجهیزات دیگری تظیر مولتی پلکسرها و پرینترها می توانند هم DTE و هم و هم DCE باشند. در DTE پینهای استفاده شده برای انتقال و دریافت دیتا متفاوت با پینهای کانکتور DCE می باشند. بدین ترتیب می توان DTE را مستقیماً به DCE متصل کرد. در صورتی که دو DCE را به هم متصل کنیم مجبوریم که فرمت اتصال را تغییر دهیم تا خط TD(Transmit Data) بر خط RD(receive data) منطبق شود.

تبادل شفاف (transparent communication)

پاورپوینت کامل و جامع با عنوان رابط I2C در میکروکنترلر AVR در 117 اسلاید

اختصاصی از یارا فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان رابط I2C در میکروکنترلر AVR در 117 اسلاید دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

I2C  یا (IIC (Inter integrated circuits  یک نوع گذرگاه رابط است که در بسیاری از مدارهای مجتمع از جمله سنسورها، حافظه ها و rtc ها جهت تبادل داده پیاده سازی شده است. بسیاری این رابط را رابط دو سیمه یا (TWI(Two Wire Interfaceمی نامند.در میکرو کنترلر AVR دو پایه با نامهای SCK و SDA به این گذرگاه اختصاص داده شده است. پایه( SCK(serial clock برای ایجاد پالس جهت همزمانی ارتباط بکار می رود و پایه (SDA(serial data جهت ارسال و دریافت داده بکار می رود. پایه های مذکور از لحاظ الکتریکی کلکتور باز هستند.یعنی برای استفاده از آنها باید با یک مقاومت ۴٫۷ کیلو اهمی به مثبت مدار متصل شوند. اگر چندین دستگاه توسط دو خط مربوط به i2c به یکدیگر متصل شوند هر خط تنها وقتی یک می ماند که هیچکدام از دستگاه های متصل، آن را یک نکرده باشند. هنگامی که خط در حالت بیکاری باشد دو پایه i2c در حالت یک قرار می گیرند. در avr تا ۱۲۰ دستگاه مختلف می توانند از طریق رابط i2c به آن متصل شوند که به هر کدام از این اتصال ها یک گره میگویند. هرکدام از این دستگاه ها می توانند یا فرمانده باشند و یا فرمانبر.دستگاه فرمانده گره ای است گه وظیفه تولید پالس ساعت و آغاز و پایان تبادل داده را بر روی خط به عهده دارد. گره فرمانبر دریافت کننده پالس ساعت است و توسط فرمانده آدرسدهی می شود.هر فرمانبر و فرمانده می توانند در دو حالت دریافت کننده یا ارسال کننده عمل کنند.یعنی چهار حالت پیش می آید که عبارتند از: فرمانده ارسال کننده، فرمانده دریافت کننده، فرمانبر ارسال کننده، فرمانبر دریافت کننده.

ساختار داده در i2c

ساختار بیت

i2c یک پروتکل همزمان است و انتقال هر بیت بر روی خط داده بوسیله یک لبه پایین رونده خط ساعت همزمان می شود.بر اساس قوانین i2c تنها در زمانی می توان سطح منطقی خط داده را تغییر داد که سطح منطقی خط ساعت در حالت صفر باشد. البته حالتهای آغاز و پایان از این قانون مستثنی هستند.

حالت آغاز و حالت پایان

I2C یک پروتکل ارتباط محور است یعنی هر فرایند انتقال داده با یک حالت آغاز شروع شده و با یک حالت پایان خاتمه می یابد. توجه داشته باشید که ایجاد حالت آغاز و پایان تنها توسط گره فرمانده انجام می شود. به دلیل اینکه ارسال داده و ایجاد حالت های آغاز و پایان، همه بر روی خط داده انجام می شوند پس باید مابین آنها تفاوت هایی باشد. حالت های آغاز و پایان تنها در زمان بالا بودن خط ساعت ایجاد می شوند.حالت آغاز زمانی ایجاد می شود که در زمان بالا بودن خط ساعت یک لبه پایین رونده در خط داده ایجاد شود و حالت پایان هنگامی ایجاد می شود که در هنگام بالا بودن خط ساعت یک لبه بالا رونده در خط داده ایجاد شود.

قضیه از این قرار است که هنگامی که فرمانده بخواهد داده ای را به فرمانبر مشخصی ارسال کند ابتدا حالت آغاز را بر روی خط ایجاد میکند و پس از آن آدرس فرمانبر را بر روی خط داده قرار می دهد. در صورتیکه فرمانبر آدرس خود را دریافت کند بیت Ack را بر روی خط داده قرار می دهد. بیت ACK بیتی است که جهت تایید صحت دریافت آدرس و یا داده مابین فرمانده و فرمانبر مبادله می شود و مقدار آن صفر است.در مقابل بیت NACK وجود دارد که عدم صحت دریافت داده یا آدرس و یا عدم آمادگی برای تبادل را به اطلاع طرفین می رساند و مقدار آن یک است.مثلا فرمانده برای ارسال آدرس ۸ پالس ساعت ایجاد می کند و برای اطلاع از تایید دریافت آدرس یک پالس اضافی نیز تولید می کند(یعنی ۹ پالس) در این صورت در پالس نهم اگر فرمانبری آدرس خود را دریافت کرده باشد خط را صفر(acknowledge=ACK) می کند و در غیر این صورت خط در حالت یک(not acknowledge=NACK) می ماند. اگر فرمانده بیت ack را بر روی خط  داده ببیند داده هشت بیتی را برای ارسال به فرمانبر با ایجاد ۸پالس ساعت بر روی خط قرار می دهد و برای اطمینان از اینکه فرمانبر داده را دریافت کرده و آماده دریافت داده بعدی هست با ایجاد پالس نهم بیت ACK یا NACK را از فرمانبر در یافت می کند.که اگر ACK دریافت شود به ارسال داده بعدی می پردازد و اگر NACK دریافت شود با ایجاد حالت پایان به ارتباط خاتمه می دهد. پس ساختار بسته داده و آدر س در I2C نه بیتی است که هشت بیت برای داده یا آدرس و یک بیت برای تایید یا عدم تایید دریافت(ACK/NACK) می باشد.

بسته آدرس در I2C که برای آدرس دهی فرمانبر ها استفاده می شود هشت بیتی است که  بیت A0 از این ۸ بیت کنترل کننده  عملیات خواندن یا نوشتن است. با ۷ بیت باقیمانده می توان تا حد اکثر ۱۲۸ فرمانبر مختلف را آدرس دهی کرد. با توجه به اینکه آدرس ۰۰۰۰۰۰۰ به فراخوانی عمومی اختصاص دارد و نیز آدرس هایی به صورت ۱۱۱XXX در AVR قبلا رزرو شده اند و قابل دسترسی نیستند پس در عمل در مجموع می توان ۱۱۹ فرمانبر مختلف را بر روی یک گذرگاه قرار داد.توجه داشته باشید که در I2C ابتدا بیت پرارزشتر ارسال می گردد. شروع ارتباط همیشه بوسیله دستگاه فرمانده و با ایجاد حالت آغاز بر روی خط انجام می شود. اگر بر روی یک خط چندین فرمانده وجود داشته باشد تنها یک فرمانده می تواند خط را در اختیار بگیرد. اگر دو یا چند فرمانده به طور همزمان حالت آغاز را بر روی خط ایجاد کنند طبق فرایندی به نام داوری(Arbitration) به یکی از فرمانده ها اولویت داده می شود و مابقی فرمانده ها تازمانی که خط اشغال باشد منتظر می مانند. تا زمانی که فرمانده غالب حالت پایان را ایجاد نکند خط اشغال محسوب می شود. اگر فرمانده غالب بخواهد بدون آزاد کردن خط فرمانبر جدیدی را آدرس دهی کند می تواند بدون ایجاد حالت پایان حالت آغاز دوباره ای را ایجاد کند. اگر یک فرمانبر نتواند با سرعتی که فرمانروا پالس ساعت را فراهم می کند اطلاعات را پردازش و آماده کند پس از دریافت و ارسال هر بیت از اطلاعات، فرمانبر می تواند خط scl را صفر کند. در این صورت فرمانروا قادر نخواهد بود که خط scl را یک کند(چون دستگاه ها باهم Wire-and شده اند). بنابراین فرمانروا مطلع می شود که فرمانبر به زمان بیشتری برای پردازش اطلاعات نیاز دارد. به این شیوه بسط دادن زمان یا Clock Stretching گفته می شود.

فهرست مطالب:

تاریخچه

منافع طراح 

منافع تولید کننده

خلاصه ای بر I2C و مشخصات کلی آن

مقدمه

بحث های مطرح در حالت چند Master بودن

Arbitration

Synchronization

Bus Hardware

سرعت داده ها بر روی باس

مشخصات کلی

رنج فرکانسی

رنج تغذیه

رنج دمایی

پهنای آدرس سخت افزاری

پکیج های ارائه شده

پروتکل انتقال داده در I2C

انتقال بیت

تعیین اعتبار یک بیت

وضعیت های Start و Stop

تشخیص وضعیتهای Start و Stop

تولید پالس ساعت و مسئله Arbitration

استفاده از همزمان سازی پالس ساعت به عنوان Handshake

آدرس دهی به صورت 7 بیتی

ترکیب های مختلف برای آدرس دهی

General Call Address

بایت Start

تحولات در I2C

توسعه خصوصیات باس

Fast-Mode

Hs-Mode

فرمت ارسال داده های سریال در Hs-Mode

و...

I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت

اختصاصی از یارا فایل I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود مقاله I2C Protocol ویژگی ها و کاربرهای آن در صنعت 31 ص با فرمت word  

چکیده:

­­در دنیای صنعتی امروز ، انتقال دیتا به عنوان یکی از مهمترین بخشهای پروسه های کنترلی شناخته شده است و طراحان در تلاش برای بوجود آمدن پروتکل های جدیدی با ایمنی ، صحت و سرعت بالا در انتقال دیتا هستند. در این مقاله ، در ابتدا به معرفی تبادل دیتا (Data Communication) پرداخته و برخی از مباحث کلیدی آن از جمله ارتباط سریال و موازی ، فزستنده و گیرنده ، اتصالات و تبادل شفاف ، ساختار Master-Slave ، سرعت انتقال ، مدوله سازی ، Handshaking را مختصراً توضیح می دهیم. سپس به قسمت اصلی مقاله ، معرفی پروتکل I2C می پردازیم . این پروتکل توسط شرکت فیلیپس در دهه 1980 جهت ارتباط دستگاههای TV با پردازشگر ابداع شده است. که بدلیل سادگی و سرعت مناسب آن مورد توجه دیگر سازندگان قطعات الکترونیک قرار گرفت و هم اکنون به عنوان یکی از پروتکل های کاربردی در صنعت شناخته شده است. در این مقاله به جزئیات فنی این پروتکل و کاربردهای آن در بخشهای مختلف پرداخته ایم.

کلمات کلیدی :

I2C ، میکروکنترلر، همزمان سازی، SDA ، SCL ، Handshaking ، Baud rate ، DTE ، DCE ، Master ، Slave ، OSI ، Wired-AND ، open-collector ، open-drain ، current-source ، Arbitration ، Acknowledge ، RS-232 ، SERVO ، Hub ، Repeater ، Extender ، GPIO ، Multiplexer ، LED