KickStart, część 7. Łatwe początki z I²C

Mike Tooley

Kursy

24 kwietnia 2025

Nasza okazjonalna seria KickStart ma na celu ukazywanie Czytelnikom, jak wykorzystywać łatwo dostępne, niedrogie elementy i urządzenia do rozwiązywania szerokiej gamy typowych problemów w możliwie najkrótszym czasie. Każdy z przykładów i projektów może zostać zrealizowany przy użyciu gotowych podzespołów w czasie nie dłuższym niż kilka godzin. Oprócz krótkiego objaśnienia podstawowych zasad i zastosowanych technik, seria dostarczy wielu reprezentatywnych rozwiązań i przykładów wraz z wystarczającą ilością informacji, aby móc je dostosować i użyć do własnych potrzeb.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część Toc right icon

1. KickStart, część 1. Elementy przełączające MOSFET w zastosowaniach liniowych – wprowadzenie do „szwajcarskiego scyzoryka”, tranzystora 2N7000 2. KickStart, część 2. Pierwsze kroki z RFID – praca z kartami i tagami 3. KickStart, część 3. Cewki indukcyjne, czym są? 4. KickStart, część 5. Poznajemy zagadnienie kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) 5. KickStart, część 6. Poznajemy technikę DDS 6. KickStart, część 7. Łatwe początki z I²C

Niniejsza, siódma część cyklu stanowi wprowadzenie do popularnego i prostego w użyciu interfejsu I²C. Przedstawimy użyteczny przykład praktyczny w postaci radia FM opartego na Arduino Nano, wykorzystującego I²C do sterowania zarówno modułem radiowym jak i wyświetlaczem OLED.

Współczesne mikrokontrolery i komputery jednopłytkowe dysponują bardzo wygodnym sposobem łączenia się z urządzeniami zewnętrznymi poprzez uniwersalny dwuprzewodowy interfejs, obsługiwany przez szeroką gamę układów scalonych.

System ten, znany jako „IIC”, „I2C” lub „I²C”, pozwala na łatwe połączenie mikrokontrolera z różnymi układami – portami wejścia/wyjścia, czujnikami temperatury, ciśnienia i wilgotności, magnetometrami, zegarami czasu rzeczywistego, czujnikami ruchu oraz sterownikami wyświetlaczy. I²C znajduje się również w szeregu innych interesujących układów – na przykład w radioodbiorniku FM opisanym w tym artykule.

I²C to bardzo prosty system magistrali, w którym na jednej linii (SDA) są dwukierunkowo przesyłane dane szeregowe, a na drugiej linii (SCL) jest podawany sygnał zegarowy. System wymaga więc tylko dwóch przewodów – plus oczywiście masy.

Aby nie dochodziło do konfliktów, każde urządzenie podłączone do magistrali I²C jest programowo adresowane przy użyciu unikatowego adresu. Zaletą przyjęcia tych minimalistycznych wymagań jest to, że system oparty na I²C można bardzo łatwo modyfikować i rozszerzać bez konieczności wprowadzania większych zmian sprzętowych.

Pomysłodawcą standardu I²C była firma Philips, ale produkty kompatybilne z I²C opracowało też kilku jej wiodących konkurentów (w tym Motorola/Freescale, NEC, Siemens, STM i Texas Instruments). Powstał również standard SMBus firmy Intel – wersja I²C o precyzyjniej zdefiniowanych parametrach, dzięki czemu wzrasta wymienność układów pochodzących od różnych producentów.

Rysunek 7.1 przedstawia typowy układ I²C – moduł zegara czasu rzeczywistego (RTC) zasilany bateryjnie. Interfejs I²C sprawia, że bardzo łatwo jest dołączyć ten moduł do większości systemów mikroprocesorowych i mikrokontrolerów. W celu uproszczenia połączeń złącza magistrali I²C są zdublowane i zostały rozmieszczone na przeciwległych krańcach płytki modułu.