| 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
| Bus | Kabel |
|---|---|
| feedback1 | Schleuse an feedback --(( violettes RJ45 ))-- Kabelkanal oberhalb Printer/HP2100 --(( Flachbandkabel entlang Kabelkanal ))-- Treppe
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| feedback1 | Repeater Nomspace --(( Flachbandkabel ))-- Maschinenraum |
| donationprint1 | Schleuse an donationprint --(( Flachbandkabel ))-- Laptop Lounge
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| 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 | ||
| 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
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.