พัฒนาโดยฟิลิปส์ในปีพ. ศ. 2523 I2C ได้กลายเป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมที่พบมากที่สุดแห่งหนึ่งในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ I2C ช่วยให้สามารถสื่อสารระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หรือ IC กับ IC ได้ไม่ว่าจะเป็นส่วนประกอบบน PCB เดียวกันหรือเชื่อมต่อผ่านสายเคเบิล คุณลักษณะสำคัญของ I2C คือความสามารถในการมีส่วนประกอบมากมายบนบัสสื่อสารเพียงสายเดียวซึ่งทำให้ I2C เหมาะสำหรับแอพพลิเคชันที่ต้องการความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำกว่าความเร็ว
ภาพรวมของโปรโตคอล I2C
I2C เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมที่ต้องการเฉพาะสายสัญญาณสองเส้นที่ออกแบบมาสำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างชิปบน PCB I2C ถูกออกแบบมาสำหรับการสื่อสารความเร็ว 100kbps แต่ความเร็วในการรับส่งข้อมูลได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงหลายปีเพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุดถึง 3.4Mbit โปรโตคอล I2C ได้รับการจัดตั้งขึ้นตามมาตรฐานอย่างเป็นทางการซึ่งให้ความเข้ากันได้ดีระหว่างการใช้งาน I2C และความสามารถในการทำงานร่วมกันได้ดี
สัญญาณ I2C
โปรโตคอล I2C ใช้สายสัญญาณสองทิศทางเพียงสองเส้นเพื่อสื่อสารกับอุปกรณ์ทั้งหมดบนบัส I2C สองสัญญาณที่ใช้คือ:
- สายข้อมูลแบบอนุกรม (SDL)
- นาฬิกาข้อมูลอนุกรม (SDC)
เหตุผลที่ I2C สามารถใช้เพียงสองสัญญาณในการสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงจำนวนหนึ่งคือการสื่อสารกับรถบัส การสื่อสาร I2C แต่ละครั้งจะเริ่มต้นด้วยที่อยู่ 7 บิต (หรือ 10 บิต) ที่เรียกที่อยู่ของอุปกรณ์ต่อพ่วงส่วนที่เหลือของการสื่อสารนั้นหมายถึงการรับการสื่อสาร ซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์หลายตัวบนบัส I2C สามารถเล่นบทบาทของอุปกรณ์หลักตามความต้องการของระบบ เพื่อป้องกันการชนการสื่อสารโปรโตคอล I2C ประกอบด้วยการตัดสินโดยอนุญาโตตุลาการและความสามารถในการตรวจจับการชนซึ่งจะช่วยให้สามารถสื่อสารได้อย่างราบรื่นพร้อมรถบัส
ข้อดีและข้อ จำกัด
ในฐานะที่เป็นโปรโตคอลการสื่อสาร I2C มีข้อดีมากมายที่ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับแอพพลิเคชันการออกแบบฝังตัวจำนวนมาก I2C นำข้อดีดังต่อไปนี้:
- I2C ต้องใช้สายสัญญาณเพียงสองเส้นเท่านั้น
- อัตราการส่งข้อมูลที่ยืดหยุ่น
- อุปกรณ์แต่ละตัวบนรถบัสสามารถระบุตำแหน่งได้โดยอิสระ
- อุปกรณ์มีความสัมพันธ์ Master / Slave ที่เรียบง่าย
- I2C มีความสามารถในการจัดการการสื่อสารระดับต้นแบบหลายโดยการให้การวินิจฉัยการชนกันของอนุญาโตตุลาการและการสื่อสาร
- การสื่อสารทางไกลกว่า SPI
ด้วยข้อดีเหล่านี้ I2C ยังมีข้อ จำกัด บางอย่างที่อาจต้องได้รับการออกแบบ ข้อ จำกัด I2C ที่สำคัญที่สุด ได้แก่ :
- เนื่องจากมีเพียง 7 บิต (หรือ 10 บิต) เท่านั้นที่สามารถระบุอุปกรณ์ได้อุปกรณ์บนบัสเดียวกันสามารถใช้ที่อยู่เดียวกันได้ อุปกรณ์บางเครื่องสามารถกำหนดค่าบิตสุดท้ายของที่อยู่ได้ แต่ข้อ จำกัด นี้ยังคง จำกัด ข้อ จำกัด ของอุปกรณ์บนบัสเดียวกัน
- มีเพียงความเร็วในการสื่อสารที่ จำกัด เพียงเล็กน้อยและอุปกรณ์จำนวนมากไม่รองรับความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น จำเป็นต้องมีการสนับสนุนบางส่วนสำหรับความเร็วแต่ละตัวบนรถบัสเพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ทำงานช้าลงจากการรับส่งข้อมูลบางส่วนซึ่งจะส่งผลให้เกิดปัญหาในการปฏิบัติงาน
- ลักษณะที่ใช้ร่วมกันของบัส I2C อาจส่งผลให้บัสทั้งหมดห้อยลงเมื่ออุปกรณ์เดียวบนรถหยุดทำงาน การขี่จักรยานไฟฟ้าสามารถใช้เพื่อเริ่มต้นรถบัสใหม่และเรียกคืนการทำงานที่เหมาะสม
- เนื่องจากอุปกรณ์สามารถตั้งค่าความเร็วในการติดต่อได้อุปกรณ์ทำงานช้าอาจทำให้การทำงานของอุปกรณ์ความเร็วเร็วล่าช้าได้
- I2C ใช้พลังงานมากกว่าบัสการสื่อสารแบบอนุกรมอื่น ๆ เนื่องจากโทโพโลยีแบบเปิด - ระบายของสายการสื่อสาร
- ข้อ จำกัด ของบัส I2C โดยทั่วไปจะ จำกัด จำนวนอุปกรณ์บนรถบัสไปยังอุปกรณ์ต่างๆประมาณหนึ่งโหล
การประยุกต์ใช้งาน
บัส I2C เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอ็พพลิเคชันที่ต้องใช้ต้นทุนต่ำและใช้งานง่ายแทนที่จะใช้ความเร็วสูง ตัวอย่างเช่นการอ่าน IC หน่วยความจำบางส่วนการเข้าถึง DAC และ ADCs การอ่านเซ็นเซอร์การ ส่งและการควบคุมการดำเนินการที่ผู้ใช้ควบคุมการอ่านเซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์และการติดต่อสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์หลายตัวคือการใช้งานร่วมกันของโปรโตคอลการสื่อสาร I2C