Archiv:SI2C

Vereinfachtes I²C
Einwege-Kommunikation
Ort	Hauptraum
Besitzstatus	Club-Eigentum
Kontakt	derf
Benutzung	vorsichtig

I²C-ähnliche Twowire-Verbindung, allerdings writeonly und ohne ACKs um die Verwendung von Repeatern zu vereinfachen.

Hardware

Ein SI2C-Bus hat vier Leitungen: GND, VCC, SDA und SCL. SDA und SCL müssen sowohl 3.3V als auch 5V als High-Pegel akzeptieren und high impedance sein, sinnvollerweise werden dazu Optokoppler verwendet (spart auch direkt jegliche Probleme mit ungleichen GND-Pegeln).

Für einen Client gibt es zwei Varianten, am Bus zu hängen:

• Ohne eigenes Netzteil: VCC und GND kommen aus dem Bus. Es sollte damit gerechnet werden, dass VCC auf ~11V runtergehen kann, und am besten werden keine signifkanten Lasten betrieben. 7-Segment-Anzeigen und Relais sind aber kein Problem
• Mit eigenem Netzteil: GND aus dem Bus geht nur zum Eingang der Optokoppler, die restliche Schaltung bekommt VCC und GND aus ihrem Netzteil. Der Bus-VCC wird nicht verwendet

Beispiel für die Variante mit eigenem Netzteil: avrshift Schaltplan. Bei Aufbau ohne Netzteil kommt VCC (SUPPLY-1) aus dem Bus und es ist GND == GPIOGND.

Ratings

Parameter	Min	Max
VCC	—	12 V
SDA/SCL low	-0.1 V	0.1 V
SDA/SCL high	3 V	5 V
VCC current	—	250 mA
SDA/SCL current @ 3.3V	—	1 mA
SDA/SCL current @5V	—	5 mA

Protokoll

Bitbasiert. Im Ruhezustand sind SDA und SCL low, die erste steigende SCL-Flanke ist auch das erste most significant bit der Übertragung (es gibt keine start condition). Bei jeder weiteren steigenden SCL-Flanke werden weitere Bits eingelesen, beendet wird das ganze durch die stop condition: Fallende SCL-Flanke mit SDA high. D.h.: Falls weitere bits folgen, muss SDA vor der fallenden SCL-Flanke auf low gesetzt werden.

Auf höherer Ebene gilt: Es können beliebig viele Bits / Bytes übertragen werden, solange die least significant (d.h. die letzten) 16 Bit die Geräteadresse sind. Nach einer steigenden SCL-Flanke ist das SDA-Signal für 100µs gültig, d.h. es muss in dieser Zeit eingelesen und verarbeitet werden. Die Low- bzw. High-Phase von SCL dauert je 200µs, nach der stop condition darf beliebig lange nicht auf den Bus reagiert werden. For the record: Die Übertragungsrate ist damit ca. 2kbit/s.

TLDR

SCL	SDA	Aktion
↑	X	Bit X von rechts (als Least Significant Bit) ins Register schieben
↓	1	stop condition: Eingabedaten übernehmen
↓	0	Keine

AVR-C-Beispiel: avrshift/main.c Z.68ff

Kabel

Kabelwege

Bus	Kabel
feedback1	Schleuse an feedback --(( violettes RJ45 ))-- Kabelkanal oberhalb Printer/HP2100 --(( Flachbandkabel entlang Kabelkanal ))-- Treppe
feedback1	Repeater Nomspace --(( Flachbandkabel ))-- Maschinenraum
donationprint1	Schleuse an donationprint --(( Flachbandkabel ))-- Laptop Lounge
donationprint2	Schleuse donationprint --(( 2x rot/weiß Doppellitze ))-- Laptop Lounge an Blinkencontrol

Pinbelegung 4pol-Flachbandkabel

• 1: SDA
• 2: VCC (12V)
• 3: GND
• 4: SCL

Pinbelegung 8pol-Flachbandkabel

Geplant, für Kombikabel mit CAN und SI2C.

• 1: CANH
• 2: 12V
• 3: CANL
• 4: GND
• 5: SDA
• 6: GND
• 7: SCL
• 8: 5V

Devices

Soft- und Firmware liegen aktuell im dorfmap-Repo.

Bus	ID	Firmware	rev	Ort	Funktion
feedback1	0002	avrshift	0.04-42-g1a373d3	Hackcenter Kabelkanal	12V sink
feedback1	0004	charwrite-legacy	0.04-106-g544d694	Hackcenter	4x7segment (links)
feedback1	0005	charwrite-legacy	0.04-106-g544d694	Hackcenter	4x7segment (rechts)
feedback1	0006	avrmf	0.05-28-g5f8445e	Schaufenster	5V source (5 digital, 3 pwm) + Repeater
feedback1	0007	avrshift	0.05-38-g7b9a4e3	Lounge Kabelkanal	12V sink
feedback1	0008	blinkencontrol	0.05-47-g7ce9480 SDASCL_MIXUP	Hackcenter Regal	RGB-LED-Streifen
feedback1	0009	avrshift	0.05-69-gcc36007	Hackcenter Regal	5V source -> 12V sink -> LED-Streifen im Regal
feedback1	000a	avrmf	0.06-44-g7757c9b	Nomspace	12V out (6 digital, 3 pwm) + Repeater
feedback1	000c	avrpwm	0.07-2-g3fff051	Treppe	12V out (9 digital, 4 pwm)
feedback1	000d	avrpwm	0.08-2-g3a8deec	Maschinenraum	12V out (9 digital, 4 pwm)
feedback1	000e	avrpwm	1.0.2-4-ga5c3047	Hackcenter	12V out (9 digital, 4 pwm)
feedback1	000f	avrmf	1.0.2-12-gc323689	Schaufenster	12V out (7 digital, 4 pwm) + Repeater
feedback1	0010	charwrite	1.0.2-17-g188905a	Maschinenraum	6x7segment
donationprint1	0000	avrshift	0.04-42-g1a373d3	Lounge	12V out
donationprint2	0001	blinkencontrol	0.04-110-gfa20b4e	Lounge	RGB-LED-Streifen
donationprint2	0003	charwrite-legacy	0.04-50-gf6641aa	Lounge	4x7segment

Aktuell gibt es die folgenden Arten von Geräten

Master

Raspberry Pi

Ein RasPi kann direkt über zwei GPIO-Pins (+ Ground) als Bus Master angeschlossen werden. Der Bus kann dann mittels si2c-bitwrite, si2c-bytewrite oder si2c-charwrite (abhängig von der Art des Zielgeräts) bespielt werden.

Die Programme erwarten jeweils die Pin-Nummer des SDA-Pins als erstes und die des SCL-Pins als zweites, also z.B. "si2c-bitwrite 8 11" für gpio8 und gpio11. Die Nummern beziehen sich auf das sysfs (/sys/class/gpio), die Pins müssen dort schon als Outputs exportiert sein. si2c-charwrite nimmt zusätzlich die Zieladresse (hi und lo) als drittes und viertes Argument.

Die eigentlichen Daten (inklusive Adresse für bitwrite/bytewrite) werden auf STDIN entgegengenommen. Ein Bit/Byte/String (alles in ASCII) pro Zeile, bei "push" oder EOF wird übertragen. Eine Payload von FE ED CA FE an einen Byte-orientierten Client mit Adresse 000a an GPIO-Pins 8 und 11 wäre dann z.B. echo "254\n237\n202\n254\n0\n10\n" | si2c-bytewrite 8 11

Client

avrmf (obere Seite)

avrmf (untere Seite)

avrshift ATTiny2313A

Addressierbares Schieberegister. Nimmt Bits entgegen und ordnet sie den digitalen Ausgängen (i.A. 5V oder 12V) zu.

avrpwm ATTiny2313A

Addressierbares Schieberegister++. Ordnet einen Teil der Eingabe binär (bitweise) den digitalen Ausgängen zu und hat dann noch drei bis vier Bytes für Analog-Ausgänge (8bit-PWM.)

avrmf ATTiny2313A

avrshift/avrpwm mit Repeater. Hat allerdings zwei Ausgänge weniger, die stattdessen SDA und SCL galvanisch getrennt weiterreichen.

blinkencontrol ATTiny2313A

Wird direkt mit Animationssequenzen gefüttert, Details siehe Blinkencontrol.

7segment ATTiny2313A

Steuert vier 7-Segment-Displays. Empfängt 32 Byte an Daten und legt diese direkt auf die Segmente, Zeichen müssen also schon vorher auf Bytes umgerechnet werden. Es werden immer nacheinander Bytes 1-4, 5-8, 9-12, … angezeigt (d.h. die Position auf dem Display ist byteposition % 4).

avr-rs232 ATTiny2313A

Bus-Test / Debugger. Gibt empfangene Pakete (Bytefolge inkl. Stop Condition) hexadezimal auf der seriellen Schnittstelle aus, kann mit nem USB-TTL-Adapter ausgelesen werden.

avr-rs232 Arduino

Bus-Test / Debugger. Gibt empfangene Pakete (Bytefolge inkl. Stop Condition) hexadezimal auf der seriellen Schnittstelle aus, kann mit nem USB-TTL-Adapter ausgelesen werden.

Hat keine galvanische Trennung zum Bus, sollte also nur von einem Laptop ohne angeschlossenes Netzteil benutzt werden.