Bölüm Ⅰ'de UART ve I2S gömülü sistemlerdeki iki tür Evrensel Çevresel Arabirimi tartıştık . Şimdi Bölüm Ⅱ'de I2C, ADC ve CAN veri yolunu öğrenelim .

I2C Nedir?

I2C (Inter-Integrated Circuit), Philips tarafından geliştirilmiş iki telli bir seri, yarı çift yönlü veriyoludur ve esas olarak yakın mesafede ve düşük hızda yongalar arasında iletişim için kullanılır. Mikroelektronik haberleşme kontrolü alanında yaygın olarak kullanılan bir bus standardıdır. Daha az arayüz hattı, basit kontrol yöntemleri ve küçük cihaz paketleme gibi avantajlara sahip özel bir senkron iletişim şeklidir.

I2C, yalnızca iki kablo kullanarak çok yöneticili ve çok kurtarmalı düğümler arasında bilgi iletebilir: SDA (seri veri) ve SCL (seri saat). Seri 8 bit çift yönlü veri aktarım hızı standart modda 100 Kbit/s, hızlı modda 400 Kbit/s ve yüksek hızlı modda 3,4 Mbit/s'ye ulaşabilir. Cihaz bağlantısı Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1 I2C Bus Master - Slave Bağlantıları

I2C Nasıl Çalışır?

SCL hattının yüksek periyodu boyunca SDA hattındaki veriler sabit olmalıdır. SDA hattının HIGH veya LOW durumu yalnızca SCL hattındaki saat sinyali düşük olduğunda değişebilir.

Şekil 2 Senkron Veri Sinyali

Başlangıç ​​Koşulu : SCL YÜKSEK olduğunda ve SDA YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e atladığında, veri iletimi başlar.

Durdurma Koşulu : SCL YÜKSEK olduğunda ve SDA DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e atladığında, veri iletimi durur.

Hem başlatma koşulu hem de durdurma koşulu, ana cihazlar tarafından verilir. Başlatma koşulu oluşturulduktan sonra, veri yolu dolu durumdadır. Ve durma koşulu oluşturulduktan sonra, veri yolu serbest bırakılır ve boşta kalır.

Boşta durumda, hem SCL hem de SDA yüksek seviyelerdedir. İşlem aşağıdaki Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3 Başlatma Koşulu ve Durdurma Koşulu

Onay sinyali: 1 baytlık iletim tamamlandıktan sonra, yani 9. SCL saat döngüsü içinde, master'ın SDA veriyolunu serbest bırakması ve veri yolu kontrolünü bağımlıya devretmesi gerekir. Çekme direncinin rolü nedeniyle, veri yolu şu anda yüksek seviyededir. Köle, ana birim tarafından gönderilen verileri doğru bir şekilde alırsa, bir onay sinyali vererek SDA'yı aşağı çeker.

Onaylanmama sinyali : 9. SCL saat döngüsüne ulaşıldığında, SDA yüksek kalır ve bir onaylanmama sinyali gösterir.

Her baytın 8 bit olması garanti edilmelidir. Veri aktarılırken, önce en yüksek bit (MSB) iletilir ve iletilen her baytın ardından bir onay biti gelmelidir (yani bir çerçevenin toplam 9 biti vardır). Belirli bir süre içinde köleden bir onaylanmama sinyali gelirse, otomatik olarak bağımlının verileri doğru aldığı kabul edilir ve master, iletişimi sonlandırmak için bir durdurma koşulu gönderir. Veri iletim formatı Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4 Veri İletim Formatı

I2C genellikle MCU çevre birimleri veya çoklu MCU'lar arasındaki iletişim için kullanılır. I2C arayüzü, basit donanım ve kolay yazılım programlama özelliklerine sahiptir.

Analogdan Dijitale Dönüştürücü ( ADC ) Nedir？

Enstrüman sistemlerinde, sıcaklık, basınç, akış hızı, hız ve ışık yoğunluğu gibi sürekli değişen analog sinyallerin, işlenmek üzere bir bilgisayara girilmeden önce ayrık dijital sinyallere dönüştürülmesi genellikle gereklidir. Bu analog sinyaller, sensörler aracılığıyla elektrik sinyallerine (genellikle voltaj sinyalleri) dönüştürülür ve amplifikatörler tarafından yükseltildikten sonra, dijital sinyaller haline gelmek için belirli işlemler gerçekleştirmeleri gerekir. Analogdan dijitale sinyalleri dönüştüren cihaz, genel olarak A/D olarak kısaltılan analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) olarak adlandırılır.

A/D dönüşüm süreci, bir örnekleme, tutma, niceleme ve kodlama sürecidir. ADC'nin temel fikri, giriş analog voltajını referans voltajıyla (doğrudan veya dolaylı olarak) karşılaştırmak ve onu dijital bir çıkışa dönüştürmektir. Üç tip ADC vardır: paralel karşılaştırma tipi, ardışık yaklaşım tipi ve çift entegrasyon tipi.

ADC kullanırken, en önemli endişeler dönüştürme doğruluğu ve dönüştürme süresidir. Dönüştürme doğruluğu temel olarak güç kaynağı voltajının ve referans voltajının kararlılığı, işlemsel yükselticinin kararlılığı ve ortam sıcaklığı gibi dış etkenlerden etkilenir. Çipin kendisinden etkilenen faktörler arasında çözünürlük, niceleme hatası, bağıl hata, doğrusal hata vb.

CAN Bus (Denetleyici Alan Ağı) Nedir?

CAN veri yolunun tam adı Denetleyici Alan Ağı'dır. Seri, senkronize ve yarı çift yönlü bir veri yoludur. Almanya'da BOSCH Şirketi tarafından geliştirilen bu çevresel arayüz, uluslararası alanda en yaygın kullanılan saha veri yollarından biridir.

CAN veri yolunun özellikleri aşağıdaki gibidir:

• İki sinyal hattı, diferansiyel sinyal.
• Maksimum hız 1 Mbps'ye ulaşabilir.
• CAN denetleyici, güçlü hata toleransı ile güçlü bir yerleşik hata algılama ve işleme mekanizmasına sahiptir.
• Bir CAN mesajı çerçevesi, 8 bayta kadar kullanıcı verisi iletebilir.
• Bir veri yolu tahkim mekanizması ile donatılmış olarak, çok ana sistem oluşturabilir.

CAN iletişim protokolü aşağıdaki gibidir:

CAN, paketler olarak da bilinen toplam 5 tür çerçeve belirtir. Veri çerçeveleri, CAN iletişiminde en önemli ve karmaşık olanlardır. Veri çerçevesi bir açık bit (mantık 0) ile başlar ve yedi ardışık kapalı bit (mantık 1) ile biter.

Carrier-sense multiple access (CSMA): Her düğüm, bir mesaj göndermeye çalışmadan önce veri yolunu dinlemelidir. Sadece bus boştayken gönderilebilir.

Çarpışma Tespiti+Mesaj Önceliğinde Tahkim (CD+AMP): Çakışmaları, her mesajın tanımlama etki alanında bulunan mesaj önceliği ile bit hakemliği yoluyla önceden programlanmış mesaj önceliği aracılığıyla çözer. Daha yüksek öncelikli tanımlayıcılara sahip mesajlar her zaman veri yolu erişimi elde edebilir; bu, tanımlayıcıdaki mantıksal olarak yüksek kalan son mesajın daha yüksek bir önceliğe sahip olduğu için iletilmeye devam edeceği anlamına gelir.

Şekil 5 CAN veri yolu veri çerçevesi

Standart CAN : Bir mesajın önceliğini belirlemek için yalnızca 11 bitlik bir tanımlayıcı kullanılır. Bu alandaki değer ne kadar küçükse, öncelik o kadar yüksek olur. Şekil 6'da gösterildiği gibi.

Şekil 6 Standart CAN 11-bit Tanımlayıcı

 

Genişletilmiş CAN : 29 bitlik bir tanımlayıcı. Şekil 7'de gösterildiği gibi.

Şekil 7 Genişletilmiş CAN 29-bit Tanımlayıcı

CAN veri yolu, endüstriyel kontrol alanında ağırlıklı olarak düşük hızlı CAN (yani, ISO11898-3 standardı) kullanır ve otomotiv alanında 125 Kbps yüksek hızlı CAN kullanır. CAN protokolü, binek araçlar, ağır hizmet kamyonları ve çok amaçlı araçlar ile tarım araçları dahil olmak üzere her türlü otomotiv endüstrisi uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Çoğu RF-yıldız modülü, donanımda UART, ADC, I2C ve I2S çevre birimleri ile gömülüdür. Pazar ihtiyaçları nedeniyle UART, yazılımdaki en önemli iletişim modlarımızdan biridir. TI, Silicon Labs, Nordic, Realtek ve kendi geliştirdiğimiz IC'lere dayalı RF-star'ın BLE modüllerinin ve Wi-Fi modüllerinin neredeyse tamamı, entegrasyon gelişimini kolaylaştırmak için şeffaf iletim için UART seri port protokolü ile donatılmıştır. geliştirme döngüsünü kısaltır, sertifikalı modüllerle sertifika kalifikasyon süresinden ve maliyetlerinden tasarruf sağlar ve daha fazla modül RF tasarımıyla daha fazla esneklik sağlar. Örneğin, şu kablosuz modüller memnuniyetle karşılanır:

RF-BM-2642B1 , RF-BM-BG22A1 , RF-BM-ND04 , RSBRS02ABR , RF-WM-20CMB1

RF-yıldız Teknolojisi Hakkında

Shenzhen RF-star Technology Co., Ltd. (RF-star), radyo frekansı cihazlarına odaklanan bir yüksek teknoloji şirketidir ve on yılı aşkın bir süredir Texas Instruments'ın resmi üçüncü taraf IDH'sidir. RF-star, IoT kablosuz modülleri ve BLE, Wi-Fi, ZigBee, Thread, Matter, Wi-SUN, Sub-1G vb. dahil olmak üzere eksiksiz çözümler sunar. Daha fazla bilgi için lütfen resmi web sitesini ziyaret edin https: // www.rfstariot.com/ veya info@szrfstar.com adresinden bize ulaşın.