Interfejsy synchroniczne

Interfejsy synchroniczne
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Interfejsy można podzielić na synchroniczne (oddzielna linia zegara), np. I2C, SPI oraz asynchroniczne, np. CAN W rozwiązaniach synchronicznych zmiana częstotliwości zegara w trakcie transmisji danych nie wpływa na jej jakość Zygmunt Kubiak

Transmisja synchroniczna Zazwyczaj jeden z węzłów pełni funkcje master’a – zarządza transmisją (inicjuje) i generuje zegar Zygmunt Kubiak

Zygmunt Kubiak

Interfejsy synchroniczne I²C
Magistrala I2C (ang. Inter IC) opracowana została na początku lat 80-tych w firmie Philips jako lokalny synchroniczny interfejs szeregowy (początkowo dla sprzętu audio-wizualnego), służący do wymiany danych pomiędzy układami scalonymi danego systemu. M Zygmunt Kubiak

Magistrala łączy układy programowalne Zygmunt Kubiak

Przykładowa sieć I²C (IIC - Inter Integrated Circuit) Zygmunt Kubiak

Magistrala I2C składa się z dwóch linii sygnałowych : SDA (serial data) - do przesyłania danych i SCL (serial clock) - do przesyłania sygnału taktującego, oraz linii masy. Obydwie linie magistrali I2C są liniami dwukierunkowymi. Dzięki przemyślanej konstrukcji magistrali I2C może być do niej podłączonych wiele układów Zygmunt Kubiak

Dzięki zastosowaniu tranzystorów z otwartym drenem w stopniu wyjściowym („suma na drucie”) możliwe jest podłączenie do magistrali kilku i więcej układów komunikujących się ze sobą po szynie I2C. Obwody sterujące liniami SCL i SDA maja taka samą budowę i są przystosowane do pracy dwukierunkowej. Rezystory Rp są niezbędne. Zygmunt Kubiak

Transmisja bitów – „0” jest sygnałem dominującym który wymusza stan linii Zygmunt Kubiak

Warunki Start i Stop Zygmunt Kubiak

Potwierdzenie transmisji bajta – potwierdza zawsze odbiorca (9-ty bit 0 - sygnał „0”) Zygmunt Kubiak

Procedura arbitrażu dwóch Master’ów Zygmunt Kubiak

Przykład kompletnego procesu transmisji danych Zygmunt Kubiak

Transmisja danych do modułu Slave Odczyt danych z modułu Slave Zygmunt Kubiak

Kombinowany transfer z powtórzonym warunkiem Startu (kierunek transferu zależy od wartości bitów R/W) Zygmunt Kubiak

Transfer kombinowany. Master przesyła dane do dwóch węzłów Slave, jednego z 7-bitowym adresem i drugiego z adresem 10-bitowym. Pierwszy bajt 10-bitowego adresu rozpoczyna się od charakterystycznego ciągu 11110 Zygmunt Kubiak

C8051F020 – SMBUS/I²C Zygmunt Kubiak

C8051F020 – SMBUS/I²C Master nadaje sekwencje danych Zygmunt Kubiak

C8051F020 – SMBUS/I²C Master odbiera sekwencje danych Zygmunt Kubiak

C8051F020 – SMBUS/I²C Slave nadaje dane Zygmunt Kubiak

C8051F020 – SMBUS/I²C Slave odbiera dane Zygmunt Kubiak

Przykład czujnik ciśnienia BMP180 Zygmunt Kubiak

Przykład czujnik ciśnienia BMP180 Współczynniki kalibracyjne zapisane w EEPROM Zygmunt Kubiak

Przykład czujnik ciśnienia BMP180 Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xAA + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy bajt rejestru 0xAA – parametr AC1 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x1D + ACK - MSB 0x08 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xAC + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy bajt rejestru 0xAC – parametr AC2 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0xFC + ACK - MSB 0x4F + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xAE + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy bajt rejestru 0xAE – parametr AC3 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0xCF + ACK - MSB 0x03 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xB2 + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xB2 – parametr AC5 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x61 + ACK - MSB 0xFA + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xB4 + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xB4 – parametr AC6 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x3D + ACK - MSB 0xC8 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xB6 + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xB6 – parametr B1 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x19 + ACK - MSB 0x73 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xB8 + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xB8 – parametr B2 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x00 + ACK - MSB 0x1B + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xBA + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xBA – parametr MB 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x80 + ACK - MSB 0x00 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xBC + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xBC – parametr MC 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0xD1 + ACK - MSB 0xF6 + NACK - LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 0xEE (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, zapis 0xBE + ACK - adres rejestru sterującego w BMP180 Starszy baj rejestru 0xBE – parametr MD 0xEF (0x77 + bit R/W = 0 + ACK) – adres BMP180, odczyt 0x0A + ACK - MSB 0xD2 + NACK – LSB Zygmunt Kubiak

Przykład transmisji I²C - konfiguracja BMP180 Przedstawiona powyżej korespondencja między mikrokontrolerem a sensorem BMP180 dotyczy odczytu współczynników kalibracyjnych (AC1, AC2, AC3, AC4, AC5, AC6, B1, MB, MC, MD), które są niezbędne dla obliczenia rzeczywistej wartości temperatury i ciśnienia Cała sekwencja podzielona jest na pakiety zaczynające się od adresu układu BMP180 i zakończone bitem NACK (wybór adresu BMP180, wybór adresu rejestru zawierającego współczynnik kalibracyjny, odczyt współczynnika kalibracyjnego) Każdy pakiet załączonej wyżej sekwencji, odczytuje jeden współczynnik kalibracyjny Zygmunt Kubiak

SPI Zygmunt Kubiak

Interfejsy synchroniczne SPI
SPI (ang. Serial Peripheral Interface) Opracowana w firmie Motorola Interfejs SPI umożliwia szybkie synchroniczne przesyłanie danych pomiędzy mikrokontrolerami, a także układami zewnętrznymi Transmisja odbywa się w trybie Master-Slave Zygmunt Kubiak

Sygnały sterujące MISO (Master In Slave Out) – linia wejściowa danych dla układu Master MOSI (Master Out Slave In) - linia wejściowa danych dla układu Slave SS (Slave Select) – linia wyboru trybu pracy układu, odpowiednik sygnału CS (Chip Select) SCK (Serial Data Clock) – linia zegara Uwaga! czasem spotyka się inne oznaczenia sygnałów linii danych – inna interpretacja SDI albo DIN – niezależnie od układu, wejście danych SDO lub DOUT – niezależnie od układu, wyjście danych Zygmunt Kubiak

Kierunki sygnałów dla układów Master i Slave Uwaga! Sygnał CLK generowany jest zawsze przez układ Master Mikrokontrolery mogą być konfigurowane zarówno do pracy w funkcji Master jak i Slave Linia Układ Master Układ Slave MOSI Określa użytkownik Wejście MISO SCK /SS Zygmunt Kubiak

Funkcje wyprowadzenia /SS Uwaga! Sygnał CLK generowany jest zawsze przez układ Master Mikrokontrolery mogą być konfigurowane zarówno do pracy w funkcji Master jak i Slave Tryb Konfiguracja /SS Stan linii /SS Opis Slave Zawsze H Slave nieaktywny wejście L Slave aktywny Wejście Master aktywny Master Master nieaktywny Wyjście Zygmunt Kubiak

Transakcja wymiany danych inicjowana jest zawsze przez układ Master, który również jest źródłem sygnału CLK Linie wyjścia danych muszą być w programie ustawione ręcznie W układzie Slave gdy sygnał /SS=1, wszystkie linie SPI są wejściami Zygmunt Kubiak

Magistrala SPI z jednym układem Master i wieloma układami Slave Zygmunt Kubiak

Aby transmisja pomiędzy mikrokontrolerem, a urządzeniem peryferyjnym przebiegała prawidłowo muszą być spełnione następujące warunki: zachowanie jednakowej długość danej (najczęściej 8 bitów lub wielokrotność tej liczby), taka sama kolejność wysyłania bitów (najczęściej od MSB do LSB, niektóre mikrokontrolery mają możliwość programowej zmiany tej kolejności), zgodna polaryzacja i faza sygnału zegarowego (w SPI dane wpisywane są jednym zboczem a przesuwane drugim) Zygmunt Kubiak

Przebiegi SPI dla mikrokontrolerów ATmega dla parametru określającego fazę zegara CPHA = 0 Zygmunt Kubiak

Przebiegi Blok SPI mikrokontrolera ATmega Zygmunt Kubiak

Przykład kodu dla mikrokontrolerów ATmega Zygmunt Kubiak

Magistrala Microwire Magistrala synchroniczna podobna do SPI, firmowana przez National Semiconductor Sygnały SI (Serial Input Line) – wejście rejestru przesuwającego SO (Serial Output Line) – wyjście rejestru przesuwającego SK (Serial Clock) - zegar /CS (Chip Select) – linia wyboru układu Zygmunt Kubiak

Magistrala Microwire Schemat bloku Microwire Zygmunt Kubiak

Magistrala Microwire Przykład obsługi pamięci EEPROM NMC93C06 (National Semiconductor) Zygmunt Kubiak

Magistrala Microwire Przykład konfiguracja (National Semiconductor) Zygmunt Kubiak

Magistrala Microwire Przykładowe przebiegi na magistrali Microwire (możliwość konfiguracji aktywnego zbocza i fazy sygnału zegarowego SK) Zygmunt Kubiak

Przykład C8051F020 Zygmunt Kubiak

Przykład – moduł radiowy nRF24L01P Zygmunt Kubiak

Przykład – moduł radiowy nRF24L01P, Rej. 0x06 Zygmunt Kubiak

Przykład – moduł radiowy nRF24L01P Operacje odczytu i zapisu Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x24, 0x4F MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x06, 0xFF MISO: 0x0E, 0x07 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x26, 0x07 MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x06, 0xFF MISO: 0x0E, 0x07 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x26, 0x27 MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x06, 0xFF MISO: 0x0E, 0x27 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x26, 0x27 MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x26, 0x07 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x06, 0xFF MISO: 0x0E, 0x07 MOSI: 0x00, 0xFF MISO: 0x0E, 0x0C Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x20, 0x0C MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x3C, 0x00 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0x27, 0x70 MISO: 0x0E, 0x00 MOSI: 0x22, 0x4C Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); MOSI: 0xE2 MISO: 0x0E MOSI: 0xE1 Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); Sekwencja generowana przy wywołaniu funkcji radio.begin() dotyczy konfiguracji układu nRF24L01P MOSI: 0x24, 0x4F; 0x06, 0xFF; 0x26, 0x07; 0x06, 0xFF; x26, 0x27; 0x06, 0xFF; 0x26, 0x27; 0x26, 0x07; 0x06, 0xFF; x00, 0xFF; 0x20, 0x0C; 0x3C, 0x00; 0x27, 0x70; 0x22, 0x4C; xE2; 0xE1 Cała sekwencja z reguły podzielona jest na grupy 2-bajtowe Pierwszy bajt jest zawsze komendą, drugi to dana Zygmunt Kubiak

Przykład – nRF24L01P, radio.begin(); Sekwencja generowana przy wywołaniu funkcji radio.begin() dotyczy konfiguracji układu nRF24L01P MOSI: 0x24, 0x4F; 0x06, 0xFF; 0x26, 0x07; 0x06, 0xFF; x26, 0x27; 0x06, 0xFF; 0x26, 0x27; 0x26, 0x07; 0x06, 0xFF; x00, 0xFF; 0x20, 0x0C; 0x3C, 0x00; 0x27, 0x70; 0x22, 0x4C; xE2; 0xE1 Np. 0x24 (001A AAAA) – oznacza W_REGISTER, A – adr. Rejestru Adr. Rej. – SETUP_RETR (Setup of Autom.Retransmission) Dana 0x4F ( ) – bity 7:4 ARD (Auto Retransmit Delay) bity 3:0 ARC (Auto Retransmit Count) Opóźnienie automatycznej retransmisji 1250μs oraz do 15 retransmisji Zygmunt Kubiak

Dziękuję Zygmunt Kubiak

Interfejsy synchroniczne

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "Interfejsy synchroniczne"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres

Wejść

Zaloguj się poprzez sieć społeczną:

Interfejsy synchroniczne

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "Interfejsy synchroniczne"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres