פותח על ידי פיליפס בשנות ה-80, I2C (לחלופין מאוית I2C) הפך לאחד מפרוטוקולי התקשורת הטוריים הנפוצים ביותר בתחום האלקטרוניקה. I2C מאפשר תקשורת בין רכיבים אלקטרוניים או מעגלים משולבים, בין אם הרכיבים נמצאים על אותו PCB או מחוברים עם כבל.
מהו פרוטוקול I2C?
I2C הוא פרוטוקול תקשורת טורית שדורש רק שני קווי אות. הוא תוכנן לתקשורת בין שבבים על לוח מעגלים מודפסים (PCB). I2C תוכנן במקור לתקשורת של 100 Kbps. עם זאת, במהלך השנים פותחו מצבי העברת נתונים מהירים יותר כדי להשיג מהירויות של עד 3.4 Mbit.
תכונת המפתח של I2C היא היכולת להחזיק רכיבים רבים באפיק תקשורת אחד עם שני חוטים בלבד, מה שהופך את I2C למושלם עבור יישומים פשוטים. פרוטוקול I2C הוקם כתקן רשמי, המאפשר תאימות לאחור בין יישומי I2C.
I2C אותות
פרוטוקול I2C משתמש בשני קווי אות דו-כיווניים כדי לתקשר עם ההתקנים באפיק התקשורת. שני האותות שבהם נעשה שימוש הם:
- שורת נתונים סדרתית (SDL)
- שעון נתונים סדרתי (SDC)
הסיבה לכך ש-I2C יכול להשתמש בשני אותות בלבד כדי לתקשר עם כמה ציוד היקפי היא באופן הטיפול בתקשורת לאורך האוטובוס. כל תקשורת I2C מתחילה בכתובת של 7 סיביות (או 10 סיביות) הקוראת את הכתובת של הציוד ההיקפי.
זה מאפשר למכשירים מרובים באפיק I2C למלא את התפקיד של המכשיר הראשי בהתאם לצרכי המערכת.כדי למנוע התנגשויות תקשורת, פרוטוקול I2C כולל יכולות בוררות וזיהוי התנגשות, המאפשרות תקשורת חלקה לאורך האוטובוס.
היתרונות של I2C
כפרוטוקול תקשורת, ל-I2C יש את היתרונות הבאים:
- תעריפי העברת נתונים גמישים.
- תקשורת למרחקים ארוכים יותר מאשר SPI.
- כל מכשיר באוטובוס ניתן לטיפול באופן עצמאי.
- למכשירים יש מערכת יחסים ראשונית/משנית פשוטה.
- זה דורש רק שני קווי אות.
- הוא מסוגל לטפל בתקשורת ראשית מרובת על ידי אספקת בוררות וזיהוי התנגשות בתקשורת.
הגבלות של I2C
עם כל היתרונות האלה, ל-I2C יש גם כמה מגבלות שאולי צריך לעצב סביבן. המגבלות החשובות ביותר של I2C כוללות:
- מכיוון שרק 7 סיביות (או 10 סיביות) זמינות עבור כתובת מכשירים, מכשירים באותו אוטובוס יכולים לחלוק את אותה כתובת. התקנים מסוימים יכולים להגדיר את הסיביות האחרונות של הכתובת, אך הדבר מטיל מגבלה של מכשירים באותו אוטובוס.
- רק כמה מהירויות תקשורת מוגבלות זמינות, והתקנים רבים אינם תומכים בשידור במהירויות גבוהות יותר. נדרשת תמיכה חלקית בכל מהירות באוטובוס כדי למנוע ממכשירים איטיים יותר לתפוס שידורים חלקיים שעלולים לגרום לתקלות תפעוליות.
- הטבע המשותף של אוטובוס I2C יכול לגרום לכך שהאוטובוס כולו יתקע כאשר מכשיר בודד באוטובוס מפסיק לפעול. הפעלת החשמל לאוטובוס יכולה להחזיר את הפעולה התקינה.
- מכיוון שמכשירים מגדירים את מהירות התקשורת שלהם, התקנים תפעוליים איטיים יותר יכולים לעכב את פעולתם של מכשירים מהירים יותר.
- I2C שואב יותר כוח מאפיקי תקשורת טוריים אחרים בגלל הטופולוגיה הפתוחה של קווי התקשורת.
- המגבלות של אוטובוס I2C מגבילות בדרך כלל את מספר המכשירים באוטובוס לסביבות תריסר.
I2C Applications
I2C היא אפשרות מצוינת עבור יישומים הדורשים עלות נמוכה ויישום פשוט ולא מהירות גבוהה. לדוגמה, שימושים נפוצים בפרוטוקול התקשורת I2C כוללים:
- קריאת IC זיכרון מסוימים.
- גישה ל-DACs ו-ADCs.
- שידור ושליטה בפעולות מכוונות משתמשים.
- חיישני חומרה לקריאת.
- תקשורת עם מספר מיקרו-בקרים.
