0: Здравствуйте. Тема сегодняшней лекции шина ай ту си ай ту си интер интегрейтед сокет. Это шина, которую разработала фирма филипс.
1: Семидесятых годах прошлого века для соединения различных устройств интегрального типа на помощь. Ну, с помощью 2 проводов шина состоит реально из 2 сигнальных проводов. Как всегда, мы при
2: Небрегая наличием провода земля, который необходим все.
3: Шины, как правило, считают количество проводов только по
4: Сигнальным проводам сигнальные провода носят название с д а в этой шине сериал дата от слова дата, последние 2 буквы и c c l сериал Клок это тактовая.
5: Тактовый провод это провод данных, шина очень проста, и поэтому в настоящее время широко используется, в том числе и под другими названиями каждое устройство, которое подключается к шине, подключается к каждому из этих проводов.
6: 1 из устройств будем называть мастером ведущее устройство. Это это устройство, которое формирует тактовые импульсы и формирует сигналы начала и конца записи на шине данных, то есть тактовый импульс.
7: В принципе, идут от него по шине данных. Импульсы ходят в обе стороны, то есть данные формируются как мастером, так и другими устройствами, например, устройством слейв. Подчинённое устройство в
8: В качестве которого могут выступать
9: Например, аналого цифровые преобразователи, измерители, различные жидкокристаллические индикаторы, память и так далее.
10: То есть таких устройств, которые могут быть подключены к шине в параллель, в принципе, может быть достаточно много. Стандарт, который разработала фирма филипс предполагал наличие адреса у каждого из слейвов и на
11: Адрес выделялось 7 бит, то есть количество устройств порядка 102 в 7 это величина порядка 100. Далее на шину, да, слейвы потребляя
12: Тактовые импульсы и отрабатывают в соответствии с тактовыми импульсами и могут также выдавать и принимать данные на шину данных в обе стороны данные идут тактовые импульсы формирует мастер.
13: Ограничения, которые были наложены на эту шину. Ну, во первых, количество, скорость, ну, можно сказать, частота, это порядка 110 килобит в секунду.
14: Низкоскоростная шина, она предполагала обмен данными в небольшом объёме, то есть датчики и индикаторы в принципе передают порции небольших данных. Основной упор был сделан на простоту реализации.
15: Ну и ограничение электрическое, которое имеется, да, по питанию имеются устройства, которые вместо 5 используют + 3 и 3 вольта. Это не принципиально принципиально, что обе шины подтянуты к источнику питания, ограничение на общую ёмкость.
16: Общая ёмкость не должна общая ёмкость на этой линии, которая складывается из ёмкостей каждого входа, не должна превышать 400 пикофарад.
17: Вот такой стандарт, он ограничивает количество устройств также, то есть каждое следующее устройство просто добавляет свою входную ёмкость. И таким образом, рано или поздно у нас может шина может начать работать неправильно сопротивление р, которое
18: Подвязываются шины к источнику питания. Это величины порядка нескольких килоом. Рекомендуемая величина порядка 10 килоом, но можно их снижать. Если у нас возникают проблемы при передаче, можно снижать их и
19: Время заряда разряда паразитных ёмкостей при этом уменьшится, и можно будет, ну, более далеко передавать длина эта величина порядка нескольких метров.
20: То есть небольшая. Вот такие параметры каждое из устройств имеет. Вот давайте рассмотрим вот этот каскад, скажем, все каскады однотипны, каскад входа выхода однотипен и он состоит из
21: Может состоять из открытого коллектора транзистора. Это выходная часть и входная часть, это просто какое-либо буферное устройство, которое слушает. То есть сигнал приходит вот сюда и выходит вот отсюда выходная.
22: Часть выполнена на транзисторах с открытым коллектором либо на транзисторах с открытым стоком полевых, и принципиально, что в такой ситуации никаких скандалов, даже при ошибочном.
23: Включение каких-либо 2 устройств не произойдёт, поскольку мы видим, что если 1 из устройств подтянуло, транзистор открылся и подтянуло шину к нулю, то остальные устройства ну не играют Роли, они подтягивают его к нулю или нет, поскольку уже там 0 даже запертый.
24: Transistor ничего не сделает, это безусловный плюс такой шины, простые простые приёмопередающие цепочки, ну и есть определённые правила на интерфейс, то есть правила, по которым передача происходит.
25: Ситуация, ну, 1, основное правило шина данных.
26: Изменяется. Только данные изменяются только когда с ц эль, только при сц эль, равном нулю. Это означает, что у нас с вами вот
27: Сц эль сд а шина данных с ц эль, если у нас с цэль равно нулю?
28: Сцель, в принципе, это тактовые импульсы. Их формирует мастер. Если сцель равно нулю, то на шине данных данные могут меняться во время, когда сцель равно единице на шине данных данные меняться не должны.
29: Так, передаются данные. Существует 2 исключения из этого правила. Эти исключения, это ситуация, когда у нас ношение данных при положительном сц эль.
30: Вот у нас сцель положительно при положительном тактовом импульсе у нас происходит сда, сбрасывается из единицы в 0, так не может делать ни 1 слейв.
31: Так может делать только мастер, и это называется битом старт обозначим буквой с, то есть сброс в 0 при положительном напряжении на сброс данных в 0 при положительном.
32: Напряжении на тактовой шине может делать только устройство мастер, и оно обозначает, оно занимает шину. Считается, что шина после этого занята и все слейвы оно переключает.
33: В состоянии.
34: Внимание, все слейвы начинают слушать. Дальше может быть ситуация, когда при положительном эссель
35: У нас с вами сда мастер поднимает вверх. Вот такая ситуация, как переход из единицы, из нуля в единицу. Будем обозначать её буквой п. Это стоп, стоп, это признак конца. Пере.
36: Передача. То есть если у нас во время тактового импульса сда изменился во время единичного тактового импульса, это означает, что мастер хочет либо начать передачу, либо её закончить старт и стоп.
37: Вся передача ведётся байтами, все ведётся байтами, байты передаются побитно, начиная со старшего бита, и в ответ на каждый байт, переданный по шине приёмник должен.
38: Выставить сигнал либо подтверждения, либо отказа, если приёмник выставляет 0. То есть
39: Идёт байт какой-то после этого байта приёмник выставляет 0. Вот это передатчик выставляет байт, вот это, это 8 бит, вот это 0 выставляет приёмник. Если приёмник выставляет 0, то это означает
40: Что приёмник понял и подтверждает приём сигнала. Если здесь выставляется единичка приёмником, то это означает, что приёмник не понял. То есть приёмник ли?
41: Не желает обмениваться информацией, либо просто не понял информацию, и на этом передача заканчивается. Вот этот, этот бит будем называть буковкой, а окно, улиж. Вот этот бит будем называть буковкой н.
42: Таким образом, для передачи байта нужно 9 бит, 9 бит, 8 из них формируется передатчиком передатчик, может быть и мастер, и слейв в зависимости от желания мастера он может либо передавать данные, либо принимать 8 бит.
43: Формирует он 9 бит, формирует ответчик если мастер принимает, то 8 bit, передаёт ему слейв, а мастер передаёт ему подтверждение, ну и, наконец, передача и приём начинается с выборки.
44: Слейва мастером выборки подчинённого устройства с помощью адресного байта. Адресный байт формируется из адреса устройства 7 бит, адреса устройства значит 7 бит.
45: Адрес устройства это 7 бит, адрес равно 7 бит и + 1 beat это направление передачи 0 это 0 или 1 это ког.
46: Да, мы хотим писать, когда мастер желает записать в slave 0 единичка, это когда он хочет читать.
47: Ну и давайте посмотрим в сокращённом варианте процесс приёма передачи нескольких байт, допустим, master хочет организовать передачу с каким-либо устройством, у которого есть адрес 7 бит.
48: И хочет передать туда 1 передача, передача данных.
49: Как это все происходит? Ну, во первых, мастер выставляет на шине данных байт, состоящий из адреса и сигнала, признак и
50: Передача, то есть 0.
51: Мастер выставляет машину данных. Все устройства, да, тут перед этим идёт бит старта, конечно, beat старт старт по старту, то есть по в исходном состоянии.
52: Шины подвешены к плюс питанию, и они равны единице. Начинается процесс с установки beta старт. То есть мастер дёргает сда на 0. Происходит вот такой переход после
53: Этого все включаются на приём, все слейвы начинают слушать линию. Мастер выдаёт на линию байт, состоящий из адреса нужного устройства и признака того, что он будет писать устройство, распознав.
54: Свой адрес выставляет ему бит окно ли, окно, лиж это выставляет слейф.
55: То есть оно говорит, я поняла, я поняла, что ты хочешь со мной говорить после этого.
56: Выставляется байт 1 байт, 1 выставляется слейвом мастером. Конечно, в ответ на него приходит окно лидж от слейва и так далее, и так далее. Байт н выста.
57: Приходит окно, сновали бит подтверждение. Вот таким образом у нас с вами на каждую посылочку выполняется 9 бит.
58: А a.
59: После того, как передатчик, после того, как мастер завершил передачу, он выставляет бит стоп бит стоп. Что означает, что у нас с вами линия поднялась?
60: Линия данных, ну и прекратились, и он прекращает тактовые импульсы, все, весь процесс передачи. Что происходит, когда мы хотим принять приём
61: Приём начинается точно также.
62: Мастер выставляет с и выставляет байт адреса, но в байте адреса последний бит он выставляет единичкой, что означает, что он собирается читать устройство, опознавшее свой адрес, выставляет
63: Bite окно ли это будет у нас? Слейв выставляет и начинает передачу, выставляет байт 1.
64: Это slave выставляет бит подтверждения в данной ситуации, выставляет мастер и так далее и так далее б. Н. Выставляется и мастер.
65: Вот тут есть тонкость в ответ на последний байт, который мастер желает принять, он выставляет бит н, то есть единичку. Это у нас слейв выставляет.
66: Мастер выставляет, мастер выставляет бит единичку, то есть он отказывается принимать этот, он его принял на самом деле. Но вот этот бит заставляет слейв прекратить выдачу данных.
67: И после этого мастер выставляет конец передачи, то есть, в принципе, вот
68: Ситуация передачи и приёма начинаются и заканчиваются одинаковыми битами эти биты выставляет мастер, также мастер выставляет в начале.
69: Единичку или нолик в зависимости от того, что он хочет делать. И в последнем случае мастер является ответчиком, то есть он отвечает, подтверждает приём, за исключением последнего байта.
70: Это сделано для того, чтобы мастер управлял шиной. Если вдруг слейв захочет передать много байт, то ему придёт команда, которая прекращает передачу. То есть мастер просто откажется принимать. Ну, несколько слов о плюсах и минусах. Начнём с минусов минусы.
71: Обусловлены тем, что эта шина низкоскоростная в принципе, и на ней можно подключить небольшое количество устройств из за ёмкости. Реальная ситуация в реальных ситуа, ну и, соответственно, ограничения по длине
72: В настоящее время принято несколько стандартов, которые увеличивают частоту передачи или скорость передачи до мегабит в секунду. Ну вот это ограничение, на мой взгляд, ещё не преодолено и изменение внесено в размер адреса. Адрес
73: В ряде случаев увеличен размер адреса с 7 бит до 10 бит. То есть количество устройств здесь просто сумасшедшее. 2, возможна ситуация, когда у нас несколько слейвов, несколько мастеров. Вот стандарт.
74: Ac предполагает наличие нескольких мастеров, может быть несколько мастеров, и в этой ситуации возможны проблемы, поскольку тактовые импульсы формируются только мастером. А ну, если 2 мастера, возможны проблемы.
75: По формированию тактовых импульсов существуют специальные средства, которые позволяют их уменьшить, но
76: В принципе, это возможно в ситуации, когда мы имеем дело с 1 мастером и набором слейвов, то этот недостаток, как правило, несущественный. 3. Слейвы устройства, подчинённые могут иметь разную скорость. Вот этот недостаток.
77: Фактически снят за счёт того, что приём данных выполняется, когда тактовый импульс равен единице, когда тактовый импульс равен единице, когда тактовый импульс равен нулю приёма, не происходит никакого, никакого изменения данных.
78: Не происходит. Поэтому если какое-либо из устройств медленно, то, увидев 0, вот оно приняло данные, но не может обработать. Например, такое происходит в некоторых микросхемах памяти, приняв байт, им нужно
79: Куда-то этот байт деть, что-то с ним сделать, и в это время мастер должен подождать, что при этом происходит. При этом слейв имеет возможность протянуть.
80: Тактовый, вот, увидев, что здесь 0 слейв сам подтягивает к нулю, продолжает подтягивать к нулю этот тактовый импульс до тех пор, пока ему необходимо столько времени, сколько ему необходимо для обработки таким
81: Образом. Этот недостаток также фактически переходит в достоинство. Мы получаем ситуацию, когда мастер может работать с разно скоростными, в том числе и с низкоскоростными слейвами. Ну и они сами могут
82: Изменять тактовые импульсы, сами подстраиваться из плюсов. Ну самый важный плюс, на мой взгляд, это то, что устройство можно менять на горячую. Слейвы можно подключать на горячую мастер. Вот такое формирование
83: Входа выхода позволяет и такое формирование линий позволяет нам на горячую отключать, подключать устройство, выполнять замену. Ремонт можно выполнять на горячую. Ну и кроме того, простота довольно важный.
84: Плюс каждая микросхема требует всего 2 2 контакта для подключения к такой шине в настоящее время имеется несколько сотен устройств, которые поддерживают этот интерфейс в разных наборах микросхем он называется по разному, он может
85: Называться не ауси, но по принципу работы. Если у нас с вами, если мы видим шину из 2 проводов, 1 из наличия мастера и слейва с таким управлением, можно понять, что это одно и то же.
86: В целом зарекомендовала себя эта линия связи этишина это с положительной