Bus iic

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Bus iic

  1. 1. El bus I2C REDES DE COMPUTADORES 2010-2011AUTORES:Moisés Palma IsernFederico Prieto Cuesta
  2. 2. ¿Que es un bus?Un bus es un conjunto de conexiones físicas que sirven comomedio de transporte para la información entre distintos dispositivosde hardware.El propósito de los buses es reducir el número de rutas necesariaspara la comunicación entre los distintos componentes, al realizar lascomunicaciones a través de un solo canal de datos.Los buses de datos representan la columna vertebral de todosistema de redes en la actualidad.
  3. 3. Conceptos basicos en los buses● Ancho de banda: es la cantidad de bits que pueden ser transmitidos a la vez por el canal o bus.● Velocidad de transmisión: es la cantidad de información que puede transmite por segundo en un hilo de comunicación.● Errores en la transmisión: afecta a la cantidad de datos enviados pues parte de la información codificada en una transmisión va enfocada al control y corrección de errores. ● Atenuación ● Distorsión de retardo ● Ruido
  4. 4. El bus I2C● El bus I2C (Inter- Integrated Circuits) fue desarrollado al principio de los 80’s. Su propósito original fue el de proporcionar una manera fácil de conectar un CPU a los chips periféricos en un equipo de TV.● Para simplificar la interconexión de dispositivos al microprocesador, Philips desarrolló un sencillo bus bidireccional basado en dos hilos por el que se trasmiten los datos vía serie y lo llamó bus I2C.● La metodología de comunicación de datos del bus I2C es en serie y sincróna. Una de las señales del bus marca el tiempo (pulsos de reloj) y la otra se utiliza para intercambiar datos.● Existe una relación maestro-esclavo entre todos los componentes y cada dispositivo conectado al bus es direccionado por software en una única dirección, es decir, es un bus unidireccional.
  5. 5. Conceptos basicos de latecnologia maestro-esclavo y el bus I2C● Maestro: Este dispositivo es el que genera la señal de reloj y controla los direccionamientos a los dispositivos esclavos.● Esclavo: Este dispositivo es el que recibe las señales del nodo maestro y actua en consecuencia a las peticiones que recibe.● Start: Señal enviada por el maestro a todos los esclavos al principio de la transmisión junto con una dirección para indicar con que esclavo quiere interactuar el maestro.
  6. 6. ● Dirección: Con la señal de start se envia una cadena de 8 bits, los 7 primeros hacen referencia a una dirección.● Bit de lectura/escritura (R/W): El octavo bit corresponde al modo en el cual se direccionaran el maestro y el esclavo.● Reconocimiento: Cuando se realiza una transmisión hay varios puntos en los que el maestro o el esclavo tienen que dar un reconocimiento(acknowledge) de que la transmisión se esta produciendo correctamente.● Bus desocupado: Cuando en las dos lineas del I2C no se estan realizando operaciones, ambas se encuentran en nivel logico alto, en este momento es el único en el que puede empezar la transmisión de una trama.
  7. 7. Tecnologia Maestro-EsclavoLa tecnologia Maestro-Esclavo es un modelo decomunicaciones muy utilizado en el que un dispositivo oproceso de la red tiene control sobre todos los demasEl maestro suele ser uno elegido de entre un grupo dedispositivos, mientras que los demas se convierten en esclavos,pero sus roles pueden intercambiarse todas las veces que seannecesarios
  8. 8. Principales características del bus I2CLas líneas SDA (Serial Data) y SCL (Serial Clock) están conectadas a la fuentede alimentación a través de las resistencias de pull-up. Cuando el bus está libre,ambas líneas están en nivel alto.El Maestro es el dispositivo que inicia la transferencia en el bus y genera la señalde Clock.El Slave (esclavo) es el dispositivo direccionado. ( SDA Maestro Maestro SCL Esclavo1 Esclavo1 Esclavo2 Esclavo2 Esclavo3 Esclavo3
  9. 9. Principales caracteristicas del bus I2C● El bus I2C tiene 3 posibles velocidades: – Modo estandar(S - Mode): 100 Kbps – Modo rapido(F -Mode): 400 Kbps – Modo alta-velocidad(HS -Mode): 3,4 Mbps● Estas son las velocidades teoricas, pero debido a ciertos factores, la velocidad real siempre será menor.● La capacidad, en principio estara limitada por la maxima capacidad soportada por el circuito, que es de 400 pF y por el número máximo de bits que pueden direccionar 7 bits, es decir, 128 direcciones, menos 16 reservadas, 112 direcciones.
  10. 10. Esquema temporal de la transmisión en buses I2CEl dato es recibido en el flanco de bajada del relojEl bit más significativo se envía primero y luego se envian el restoEl nodo maestro siempre genera el reloj y manda la direcciónEl nodo esclavo recibe la dirección enviada por el maestro y comprueba si coincide con su propia dirección, en caso afirmativo comenzara a interactuar con el.
  11. 11. El Maestro genera el start y pone en el bus SDA una palabra de 8 bits.Esta palabra tiene en sus 7 primeros bits la dirección del esclavo al cual elMaestro quiere “dirigirse” y mientras el esclavo también mira el octavobit para saber si tiene que leer o escribirLlegado el caso que el numero de dirección coincidiera con la direcciónentonces este le mandaria una señal de ACK y comenzaria lacomunicación.En la transimsión de cada trama el esclavo le mandara al maestro el ACKpara indicarle que siga mandandole señales.Después de eso continuará la transmisión con la siguiente trama.Este ciclo se producira hasta que todas las tramas hayan sido recibidas, encuanto el maestro reciba la ultima señal de ACK, generara la señal deSTOP, que liberara las lineas SDA y SCL pasandolas a nivel alto,producira despues la señal de idle(ocioso) durante un corto periodo detiempo y con eso dejara al bus listo para una nueva transmisión.
  12. 12. Transmisión de una trama en el bus I2C
  13. 13. Grafico de la transmisión en I2C
  14. 14. Esquema MultimaestroM1 y M2 son dos dispositivos conectados en el mismo bus,ambos con privilegios de maestro, el resto de dispositivos son esclavos.
  15. 15. Protocolo Multimaestro Conflicto de prioridad entre Maestros, la solución radica en la ARBITRARIEDAD Arbitrariedad basada en :● El criterio de arbitrariedad da preferencia a los niveles bajos que hayan emitido los maestros Un maestro envia un nivel alto y escucha un nivel bajo, simultaneamente:● Otro maestro ya esta usando el bus. Deja de transmitir y espera a que la línea quede libre (condición de STOP)
  16. 16. Ventajas de los buses I2C● Compatibilidad con la mayoría de los semiconductores manufacturados de bajo coste● Tiene un tamaño aproximado de 8 pines, optimización del espacio utilizado por su espacio reducido● Se pueden conectar muchos dispositivos esclavos solamente usando dos pines del microcontrolador● Diseño simple● La simplicidad y la flexibilidad son las características clave que hacen de este bus muy útil para muchas aplicaciones.
  17. 17. Desventajas de los buses I2C●La transmisión es relativamente lenta peroeficaz en transmisiones de pocos datos●Tiene un protocolo de comunicacionescomplicado y dificil de programar●Cada esclavo tiene unos parámetros únicosde dirección, por lo que deben estarregistrados en hojas de datos
  18. 18. Alternativas al bus I2C● SPI: En esta tecnologia las lineas de datos y clock son unidireccionales, por lo tanto hay 4 en lugar de 2, ademas que funciona con una tecnica (pulsar/soltar) que le da mucha mas velocidad que al I2C.● SMBus: El SMBus es un bus bidireccional simple creado con el propósito de la comunicación de una información de tamaño pequeño. Su aplicación mas utilizada es en los dispositivos ON/OFF para encender y apagar los ordenadores.● RS-485: El RS-485 es un standard de comunicaciones en bus de la capa física del modelo OSI. Es un sistema que alcanza grandes velocidades en distancias largas y que soporta muy bien el ruido ademas al tratarse de un standard muy común, es altamente configurable.

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