Archiv:SI2C: Difference between revisions

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| feedback1 || <tt>0005</tt> || charwrite || 0.04-106-g544d694 || Hackcenter || 7segment (rechte Hälfte)
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| feedback1 || <tt>0006</tt> || avrmf || 0.05-28-g5f8445e || <s>Schaufenster</s> || <s>5V source (5 digital, 3 pwm) + Repeater</s>
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| feedback1 || <tt>0007</tt> || avrshift || 0.05-38-g7b9a4e3 || Lounge Kabelkanal || 12V sink
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| donationprint1 || <tt>0000</tt> || avrshift || 0.04-42-g1a373d3 || Lounge || 12V out

Revision as of 19:53, 3 April 2016

Vereinfachtes I²C
SI2C-Timing.png
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

SI2C-Timing.png

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 0.04-106-g544d694 Hackcenter 7segment (linke Hälfte)
feedback1 0005 charwrite 0.04-106-g544d694 Hackcenter 7segment (rechte Hälfte)
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
donationprint1 0000 avrshift 0.04-42-g1a373d3 Lounge 12V out
donationprint2 0001 blinkencontrol 0.04-110-gfa20b4e Lounge RGB-LED-Streifen
donationprint2 0003 charwrite 0.04-50-gf6641aa Lounge 7segment

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.