I2C

I2C

1. ¿QUÉ ES?

   • I2C es un puerto y protocolo de comunicación serial, define la trama de datos y las conexiones físicas para transferir bits entre 2 dispositivos digitales. El puerto incluye dos cables de comunicación, SDA y SCL. Además el protocolo permite conectar hasta 127 dispositivos esclavos con esas dos líneas, con hasta velocidades de 100, 400 y 1000 kbits/s. También es conocido como IIC ó TWI – Two Wire Interface.
     • El protocolo I2C es uno de los más utilizados para comunicarse con sensores digitales, ya que a diferencia del puerto Serial, su arquitectura permite tener una confirmación de los datos recibidos, dentro de la misma trama, entre otras ventajas.
       • La conexión de tantos dispositivos al mismo bus, es una de las principales ventajas. Además si comparamos a I2C con otro protocolo serial, como Serial TTL, este incluye más bits en su trama de comunicación que permite enviar mensajes más completos y detallados.
       • La conexión de tantos dispositivos al mismo bus, es una de las principales ventajas. Además si comparamos a I2C con otro protocolo serial, como Serial TTL, este incluye más bits en su trama de comunicación que permite enviar mensajes más completos y detallados.
       • I2C – ESQUEMA DE COMUNICACIÓN Y ELEMENTOS
         • Siempre que hablamos de una comunicación oral, se entiende que es entre dos o más personas. Como consecuencia podemos también indicar que en una comunicación digital existen distintos dispositivos o elementos. En el caso de I2C se diferencian dos elementos básicos, un MAESTRO y un ESCLAVO. La Figura-1, muestra una conexión típica de tres dispositivos, el bus consiste de dos líneas llamadas, Serial DAta – SDA y Serial CLock – SCL. Es decir, Datos Seriales y Reloj Serial. En particular al bus se le conectan dos resistencias en arreglo pull-up, de entre 2.2K y 10K.

2. ¿CÓMO FUNCIONA EL I2C?

   • Con el I2C la información viaja en mensajes. Los mensajes van divididos en tramas de datos. Cada mensaje lleva un trama con una dirección la cuál transporta la dirección binaria del esclavo al que va dirigido el mensaje, y una o más tramas que llevan la información del mensaje. También el mensaje contiene condiciones de inicio y paro, lectura y escritura de bits, y los bits ACK y NACK. Todo esto va entre cada sección de datos. Para que pueda quedar más claro aquí se ilustra un mensaje enviado a través del I2C.
     • ¿Cómo se compone un mensaje enviado en I2C?
       • Condición de Inicio – Start: La vía SDA cambia de un nivel de voltaje Alto a un nivel de voltaje Bajo, antes de que el canal SCL cambie de Alto a nivel Bajo. Condición de Paro – Stop: La vía SDA ahora cambia de un nivel de voltaje Bajo a Alto, después de que la vía SCL cambia de Bajo a Alto. Trama de Dirección – Addres Frame: Es una secuencia única que va de los 7 a los 10 bits. Este sección (Frame) se envía a cada Esclavo, y va a identificar al Esclavo con el que el Maestro se quiere comunicar. Bit para Lectura/Escritura A – Read/Write Bit A: Es un bit de información enviado a los Esclavos. Por medio de este bit el Maestro indica si le va enviar información al Esclavo (Nivel Bajo de voltaje = Escritura), o si el Maestro quiere solicitarle información al Esclavo (Nivel Alto de Voltaje = Lectura). Bit ACK/NACK – : Después de cada sección (Frame) de información enviada en un mensaje, podemos notar que lleva un bit acknowledge/no-acknowledge (reconocido/no-reconocido). Esto ayuda a identi

3. Conceptos fundamentales para entender el I2C.

   • Aquí vamos a describir las características esenciales de cómo funciona el I2C.
     • Dirección de envío – Address. El I2C no cuenta con una línea de selección de esclavos (Como lo hace el protocolo SPI), así que se debe establecer una forma de notificación al Esclavo, para que éste se prepare para recibir información del Maestro. Mediante la sección de Dirección (Address) en el mensaje es como se notifica al Esclavo, es por eso que va en seguida del Bit de Inicio (Start). Así que esta es la secuencia que se sigue para el direccionamiento de esclavos. 1.- El Maestro envía la dirección del Esclavo con el que quiere comunicarse, esta dirección se envía a todos los Esclavos que estén conectados. 2.- Cada Esclavo recibe la dirección, y la compara con su propia dirección. 3.- Si la dirección coincide con el Esclavo, en seguida el Esclavo envía un bit ACK con nivel de voltaje Bajo, de regreso al Maestro. 4.- Si la dirección no coincide con el Esclavo, simplemente no se hace nada, y la vía SDA permanecerá en nivel de voltaje Alto. Bit de Lectura/Escritura – Read/Write Bit. Des
       • Pasos de ejecución del I2C.
         • 1.- El Maestro envía la condición de Inicio (Start) a cada Esclavo que esté conectado en la vía SDA, cambia el nivel de voltaje a Bajo, y deja la vía SCL en estado Alto.
           • 2.- El Maestro envía la dirección de 7 a 10 bits, a cada uno de los Esclavos para identificar al Esclavo con el que se quiere comunicar.
             • 3.- Cada Esclavo recibe la dirección y la compara con su propia dirección. Si la dirección coincide, el Esclavo envía un bit ACK, y pone la vía SDA en nivel Bajo de voltaje. Si la dirección no es la misma, entonces los Esclavos no hacen nada y dejan la vía SDA en el mismo nivel de voltaje Alto.
               • 4.- El Maestro envía o recibe los Frames de información.
                 • 5.- Después de que cada Frame de información fue enviado, el dispositivo que recibe ( ya sea Esclavo o Maestro) va a enviar un bit ACK al remitente, para notificarle que la información se recibió exitosamente.
                   • 6.- Para concluir la transmisión de información, el Maestro envía al Esclavo la condición de paro (Stop) con un nivel Alto en la vía SDA, cuando cambia el estado de SCL a Alto.

Imágenes y archivos del mapa