Chào mừng cô bạn đến với buổi thuyết trình nhóm Đề tài: Tìm hiểu chuẩn giao tiếp SPI/I2C Sinh viên thực hiện: Chu Minh Đạo Đào Văn Nghĩa Trần Ngọc Khiêm Khái niệm • I2C ( Inter – Integrated Circuit) giao thức giao tiếp nối tiếp đồng phát triển Philips Semiconductors, sử dụng để truyền nhận liệu IC với sử dụng hai đường truyền tín hiệu • Các bit liệu truyền bit theo khoảng thời gian đặn thiết lập tín hiệu đồng hồ • Bus I2C thường sử dụng để giao tiếp ngoại vi cho nhiều loại IC khác loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM, … Cấu tạo • • • • I2C sử dụng đường truyền tín hiệu: SCL - Serial Clock Line : Tạo xung nhịp đồng hồ Master phát SDA - Serial Data Line : Đường truyền nhận liệu Hai bus I2C (SDA, SCL) hoạt động lái cực máng hở (open drain) Vì vậy, điện trở kéo lên (khoảng kΩ - 4,7 kΩ) sử dụng cho đường bus, giữ cho chúng mức cao để tránh xảy tượng ngắn mạch Khung truyền I2C • Dữ liệu truyền thiết bị Master thiết bị Slave thông qua đường liệu SDA nhất, thơng qua chuỗi có cấu trúc gồm số (bit) • Mỗi chuỗi số gọi giao dịch (transaction) liệu giao dịch có cấu trúc hình vẽ Khung truyền I2C • Khối bit địa : Quá trình truyền nhận diễn với nhiều thiết bị, IC với Do để phân biệt thiết bị này, chúng gắn địa vật lý bit cố định • Bit Read/Write: Bit dùng để xác định trình truyền hay nhận liệu từ thiết bị Master Nếu Master gửi liệu bit ‘0’, nhận liệu bit ‘1’ • Bit ACK/NACK: Viết tắt Acknowledged/Not Acknowledged Dùng để so sánh bit địa vật lý thiết bị so với địa gửi tới Nếu trùng Slave đặt ‘0’, khơng trùng mặc định ‘1’ • Khối bit liệu: Gồm bit thiết lập bên gửi Sau bit gửi đi, bit ACK/NACK gửi theo sau để xác nhận thiết bị nhận nhận liệu thành công hay chưa Nếu nhận thành cơng bit ACK/NACK set ‘0’ ngược lại Q trình truyền nhận liệu • Bắt đầu: Thiết bị Master gửi xung Start cách kéo đường SDA, SCL từ mức xuống • • Tiếp theo đó, Master gửi bit địa tới Slave muốn giao tiếp với bit Read/Write Slave so sánh địa vật lý với địa vừa gửi tới Nếu trùng khớp, Slave kéo đường SDA xuống set bit ACK/NACK ‘0’ Nếu không trùng khớp SDA bit ACK/NACK mặc định ‘1’ • Thiết bị Master gửi nhận khung bit liệu Nếu Master gửi đến Slave bit Read/Write mức Nếu nhận bit mức • Nếu liệu truyền thành công, bit ACK/NACK set thành mức để báo hiệu cho Master tiếp tục • Sau tất liệu gửi đến Slave thành công, Master phát tín hiệu Stop để báo cho Slave biết trình truyền kết thúc cách chuyển SCL, SDA từ mức lên mức Các chế độ hoạt động I2C • Dựa vào tốc độ ta chia làm hai loại: o Chế độ chuẩn (standard mode) hoạt động tốc độ 100 Kbit/s o Chế độ tốc độ thấp (low-speed mode) hoạt động tốc độ 10 Kbit/s • Chia theo quan hệ chủ tớ: o o o Một Master Slave Một Master nhiều Slave Nhiều Master nhiều Slave II Giao Tiếp SPI Khái niệm • SPI (Serial Peripheral Interface) giao diện ngoại vi nối tiếp, phát triển hãng Motorola • Chuẩn đồng nối truyền liệu chế độ full duplex (song cơng tồn phần) Tại thời điểm xảy đồng thời q trình truyền nhận • Là giao tiếp đồng • SPI thường sử dụng giao tiếp với nhớ EEPROM, RTC, loại cảm biến, thẻ nhớ ,… Cấu tạo • • Sử dụng đường giao tiếp hay gọi chuẩn truyền thông “4 dây” SCK (Serial Clock): Thiết bị Master tạo xung tín hiệu SCK cung cấp cho Slave Xung có chức giữ nhịp cho giao tiếp SPI • MISO (Master Input Slave Output): Tín hiệu tạo thiết bị Slave nhận thiết bị Master Đường MISO phải kết nối thiết bị Master Slave • MOSI (Master Output Slave Input): Tín hiệu tạo thiết bị Master nhận thiết bị Slave Đường MOSI phải kết nối thiết bị Master Slave • SS (Slave Select) hay CS (Chip Select): Chọn thiết bị Slave cụ thể để giao tiếp 10 Khung truyền SPI • • Mỗi chip Master hay Slave có ghi liệu bits Quá trình truyền nhận Master Slave xảy đồng thời sau chu kỳ đồng hồ, byte liệu truyền theo hướng • Quá trình trao đổi liệu bắt đầu Master tạo xung clock từ tạo xung nhịp (Clock Generator) kéo đường SS Slave mà truyền liệu xuống mức Low • Cứ xung Clock, Master gửi bit từ ghi dịch đến ghi dịch Slave thơng qua đường MOSI Đồng thời Slave gửi lại bit đến cho Master qua đường MISO.Như sau chu kỳ Clock hồn tất việc truyền nhận byte liệu • Dữ liệu ghi trao đổi với nên tốc độ trao đổi diễn nhanh hiệu 11 Chế độ hoạt động • SPI có chế độ hoạt động phụ thuộc vào cực xung (Clock Polarity – CPOL) pha (Phase - CPHA) • • • • CPOL dùng để trạng thái chân SCK trạng thái nghỉ Chân SCK giữ mức cao CPOL=1 mức thấp CPOL=0 CPHA dùng để cách mà liệu lấy mẫu theo xung Dữ liệu lấy cạnh lên SCK CPHA=0 cạnh xuống CPHA=1 12 Chế độ hoạt động • Mode (mặc định): Xung nhịp đồng hồ mức thấp (CPOL = 0) liệu lấy mẫu chuyển từ thấp sang cao (cạnh lên) (CPHA = 0) • Mode 1: Xung nhịp đồng hồ mức thấp (CPOL = 0) liệu lấy mẫu chuyển từ cao sang thấp (cạnh xuống) (CPHA = 1) • Mode 2: Xung nhịp đồng hồ mức cao (CPOL = 1) liệu lấy mẫu chuyển từ cao sang thấp (cạnh lên) (CPHA = 0) • Mode 3: Xung nhịp đồng hồ ở mức cao (CPOL = 1) liệu lấy mẫu chuyển từ thấp sang cao (cạnh xuông) (CPHA = 1) 13 Các sơ đồ kết nối giao tiếp SPI • • Một thiết bị Master thiết bị Slave Một thiết bị Master nhiều thiết bị Slave (chế độ độc lập – Independent) • Một thiết bị Master nhiều thiết bị Slave ( chế độ dây chuyền - Daisy) III So sánh SPI/I2C I2C SPI Cho phép hoạt động nhiều master nhiều slave, điều có Cho phép hoạt động nhiều slave có nghĩa có nhiều master slave đường Bus master, có nghĩa có master đường Bus Hỗ trợ truyền bán song công Hỗ trợ truyền song công Truyền data theo xung clock Không truyền data theo xung clock Sử dụng dây: SCL, SDA Sử dụng dây: MISO, MOSI, SCL, SS/CS Truyền nối tiếp chiều tốc độ lên đến 3.4 Mbit/s(High- Tốc độ truyền lên đến 24Mbit/s speed mode) Truyền đơn hướng tốc độ lên đến 5Mbit/s Dòng tiêu thụ điện nhiều (~2ma) Dòng tiêu thụ hơn(~1ma) Ít nhiễu spi Nhiều i2c 15 III So sánh SPI/I2C Dòng tiêu thụ điện nhiều (~2ma) Dịng tiêu thụ hơn(~1ma) Ít nhiễu spi Nhiều i2c Chi phí rẻ Chi phí cao Có dùng điện trở kéo lên Khơng u cầu điện trở kéo lên 16 THANKS FOR LISTENING