I2C یا (IIC (Inter integrated circuits یک نوع گذرگاه رابط است که در بسیاری از مدارهای مجتمع از جمله سنسورها، حافظه ها و rtc ها جهت تبادل داده پیاده سازی شده است. بسیاری این رابط را رابط دو سیمه یا (TWI(Two Wire Interfaceمی نامند.در میکرو کنترلر AVR دو پایه با نامهای SCK و SDA به این گذرگاه اختصاص داده شده است. پایه( SCK(serial clock برای ایجاد پالس جهت همزمانی ارتباط بکار می رود و پایه (SDA(serial data جهت ارسال و دریافت داده بکار می رود. پایه های مذکور از لحاظ الکتریکی کلکتور باز هستند.یعنی برای استفاده از آنها باید با یک مقاومت ۴٫۷ کیلو اهمی به مثبت مدار متصل شوند. اگر چندین دستگاه توسط دو خط مربوط به i2c به یکدیگر متصل شوند هر خط تنها وقتی یک می ماند که هیچکدام از دستگاه های متصل، آن را یک نکرده باشند. هنگامی که خط در حالت بیکاری باشد دو پایه i2c در حالت یک قرار می گیرند. در avr تا ۱۲۰ دستگاه مختلف می توانند از طریق رابط i2c به آن متصل شوند که به هر کدام از این اتصال ها یک گره میگویند. هرکدام از این دستگاه ها می توانند یا فرمانده باشند و یا فرمانبر.دستگاه فرمانده گره ای است گه وظیفه تولید پالس ساعت و آغاز و پایان تبادل داده را بر روی خط به عهده دارد. گره فرمانبر دریافت کننده پالس ساعت است و توسط فرمانده آدرسدهی می شود.هر فرمانبر و فرمانده می توانند در دو حالت دریافت کننده یا ارسال کننده عمل کنند.یعنی چهار حالت پیش می آید که عبارتند از: فرمانده ارسال کننده، فرمانده دریافت کننده، فرمانبر ارسال کننده، فرمانبر دریافت کننده.
i2c یک پروتکل همزمان است و انتقال هر بیت بر روی خط داده بوسیله یک لبه پایین رونده خط ساعت همزمان می شود.بر اساس قوانین i2c تنها در زمانی می توان سطح منطقی خط داده را تغییر داد که سطح منطقی خط ساعت در حالت صفر باشد. البته حالتهای آغاز و پایان از این قانون مستثنی هستند.
I2C یک پروتکل ارتباط محور است یعنی هر فرایند انتقال داده با یک حالت آغاز شروع شده و با یک حالت پایان خاتمه می یابد. توجه داشته باشید که ایجاد حالت آغاز و پایان تنها توسط گره فرمانده انجام می شود. به دلیل اینکه ارسال داده و ایجاد حالت های آغاز و پایان، همه بر روی خط داده انجام می شوند پس باید مابین آنها تفاوت هایی باشد. حالت های آغاز و پایان تنها در زمان بالا بودن خط ساعت ایجاد می شوند.حالت آغاز زمانی ایجاد می شود که در زمان بالا بودن خط ساعت یک لبه پایین رونده در خط داده ایجاد شود و حالت پایان هنگامی ایجاد می شود که در هنگام بالا بودن خط ساعت یک لبه بالا رونده در خط داده ایجاد شود.
قضیه از این قرار است که هنگامی که فرمانده بخواهد داده ای را به فرمانبر مشخصی ارسال کند ابتدا حالت آغاز را بر روی خط ایجاد میکند و پس از آن آدرس فرمانبر را بر روی خط داده قرار می دهد. در صورتیکه فرمانبر آدرس خود را دریافت کند بیت Ack را بر روی خط داده قرار می دهد. بیت ACK بیتی است که جهت تایید صحت دریافت آدرس و یا داده مابین فرمانده و فرمانبر مبادله می شود و مقدار آن صفر است.در مقابل بیت NACK وجود دارد که عدم صحت دریافت داده یا آدرس و یا عدم آمادگی برای تبادل را به اطلاع طرفین می رساند و مقدار آن یک است.مثلا فرمانده برای ارسال آدرس ۸ پالس ساعت ایجاد می کند و برای اطلاع از تایید دریافت آدرس یک پالس اضافی نیز تولید می کند(یعنی ۹ پالس) در این صورت در پالس نهم اگر فرمانبری آدرس خود را دریافت کرده باشد خط را صفر(acknowledge=ACK) می کند و در غیر این صورت خط در حالت یک(not acknowledge=NACK) می ماند. اگر فرمانده بیت ack را بر روی خط داده ببیند داده هشت بیتی را برای ارسال به فرمانبر با ایجاد ۸پالس ساعت بر روی خط قرار می دهد و برای اطمینان از اینکه فرمانبر داده را دریافت کرده و آماده دریافت داده بعدی هست با ایجاد پالس نهم بیت ACK یا NACK را از فرمانبر در یافت می کند.که اگر ACK دریافت شود به ارسال داده بعدی می پردازد و اگر NACK دریافت شود با ایجاد حالت پایان به ارتباط خاتمه می دهد. پس ساختار بسته داده و آدر س در I2C نه بیتی است که هشت بیت برای داده یا آدرس و یک بیت برای تایید یا عدم تایید دریافت(ACK/NACK) می باشد.
بسته آدرس در I2C که برای آدرس دهی فرمانبر ها استفاده می شود هشت بیتی است که بیت A0 از این ۸ بیت کنترل کننده عملیات خواندن یا نوشتن است. با ۷ بیت باقیمانده می توان تا حد اکثر ۱۲۸ فرمانبر مختلف را آدرس دهی کرد. با توجه به اینکه آدرس ۰۰۰۰۰۰۰ به فراخوانی عمومی اختصاص دارد و نیز آدرس هایی به صورت ۱۱۱XXX در AVR قبلا رزرو شده اند و قابل دسترسی نیستند پس در عمل در مجموع می توان ۱۱۹ فرمانبر مختلف را بر روی یک گذرگاه قرار داد.توجه داشته باشید که در I2C ابتدا بیت پرارزشتر ارسال می گردد. شروع ارتباط همیشه بوسیله دستگاه فرمانده و با ایجاد حالت آغاز بر روی خط انجام می شود. اگر بر روی یک خط چندین فرمانده وجود داشته باشد تنها یک فرمانده می تواند خط را در اختیار بگیرد. اگر دو یا چند فرمانده به طور همزمان حالت آغاز را بر روی خط ایجاد کنند طبق فرایندی به نام داوری(Arbitration) به یکی از فرمانده ها اولویت داده می شود و مابقی فرمانده ها تازمانی که خط اشغال باشد منتظر می مانند. تا زمانی که فرمانده غالب حالت پایان را ایجاد نکند خط اشغال محسوب می شود. اگر فرمانده غالب بخواهد بدون آزاد کردن خط فرمانبر جدیدی را آدرس دهی کند می تواند بدون ایجاد حالت پایان حالت آغاز دوباره ای را ایجاد کند. اگر یک فرمانبر نتواند با سرعتی که فرمانروا پالس ساعت را فراهم می کند اطلاعات را پردازش و آماده کند پس از دریافت و ارسال هر بیت از اطلاعات، فرمانبر می تواند خط scl را صفر کند. در این صورت فرمانروا قادر نخواهد بود که خط scl را یک کند(چون دستگاه ها باهم Wire-and شده اند). بنابراین فرمانروا مطلع می شود که فرمانبر به زمان بیشتری برای پردازش اطلاعات نیاز دارد. به این شیوه بسط دادن زمان یا Clock Stretching گفته می شود.
فهرست مطالب:
تاریخچه
منافع طراح
منافع تولید کننده
خلاصه ای بر I2C و مشخصات کلی آن
مقدمه
بحث های مطرح در حالت چند Master بودن
Arbitration
Synchronization
Bus Hardware
سرعت داده ها بر روی باس
مشخصات کلی
رنج فرکانسی
رنج تغذیه
رنج دمایی
پهنای آدرس سخت افزاری
پکیج های ارائه شده
پروتکل انتقال داده در I2C
انتقال بیت
تعیین اعتبار یک بیت
وضعیت های Start و Stop
تشخیص وضعیتهای Start و Stop
تولید پالس ساعت و مسئله Arbitration
استفاده از همزمان سازی پالس ساعت به عنوان Handshake
آدرس دهی به صورت 7 بیتی
ترکیب های مختلف برای آدرس دهی
General Call Address
بایت Start
تحولات در I2C
توسعه خصوصیات باس
Fast-Mode
Hs-Mode
فرمت ارسال داده های سریال در Hs-Mode
و...
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :63
بخشی از متن مقاله
چکیده :
قبل از ساخت میکروکنترلرها ، برای ساخت هر وسیله یا ابزاری برای اندازه گیری های مختلف مثل دما ، ولتاژ ، جریان ، فرکانس و ... از سخت افزار در سطح وسیعی استفاده می شد . ولی با ساخت و اختراع میکروکنترلرها انجام این نوع اندازه گیری ها آسانتر شد .
هدف از انجام این پروژه به دست آوردن سخت افزاری است که گوشه ای از قابلیت های یک میکروکنترلر از جمله دقت و سرعت را نشان می دهد .
در این پروژه سعی شده با استفاده از میکروکنترلر AVR و صفحه کلید 4×4 تمام کلیدها اسکن می شود.
این پروژه شامل دو قسمت : 1) نرم افزار ، 2) سخت افزار می باشد .
وجود میکروکنترلر باعث شده است مقدار زیادی از سخت افزار را که قبلا مورد استفاده قرار می گرفت حذف نماید . در ادامه به توضیح این دو بخش و نحوه عملکرد AVR پرداخته شده است .
تاریخچه و مقدمه :
ریزپردازنده وسیله ای است که می توان با دادن فرمان آن را به عملیات مختلف واداشت . یعنی یک کنترل کننده قابل برنامه ریزی است . همه ریزپردازنده ها سه عمل اساسی یکسانی را انجام می دهند : انتقال اطلاعات ، حساب و منطق ، تصمیم گیری ، اینها سه کار یکسان هستند که به وسیله هر ریزپردازنده ، کامپیوتر کوچک یا کامپیوتر مرکزی انجام می شود .
اولین ریزپردازنده تک تراشه ای ، ریزپردازنده Intel 4004 بود که توانست دو عدد 4 بیتی دودویی را جمع کند و عملیات متعدد دیگری را انجام دهد .
4004 با معیارهای امروزی یک وسیله کاملا ابتدایی بود که می توانست 4096 مکان مختلف را آدرس دهد. برای حل این مسئله بود که ریزپردازنده 8 بیتی ( 8008 ) به وسیله شرکت Intel معرفی شد .
Intel 8008:
Intel 8008 توانست اعداد 8 بیتی را ( که بایت نامیده می شوند ) به کار گیرد ، که این خود پیشرفت بزرگی نسبت به 4004 بود . تقریبا در همان زمان گشایشی در ساختن مدارهای منطقی NMOS ( نیمه هادی اکسید فلز از نوع N )پیش آمد . منطق NMOS بسیار سریع تر از PMOS است . به علاوه از یک منبع تغذیه مثبت استفاده می کند که آن را برای اتصال به مدارهای منطقی TTL سازگارتر می کند . خصوصیات مذکور از این جهت دارای اهمیت است که بسیاری از مدارهای جنبی ریزپردازنده از نوع TTL هستند . NMOS سرعت ریزپردازنده را با ضریبی در حدود 25 بار افزایش می دهد که رقم چشمگیری است .
این تکنولوژی جدید در ساختمان ریزپردازنده معروف امروزی یعنی Intel 8080 به کار برده شد .
Intel 8080:
Intel 8080 در 1973 و معرفی آن دنیا را به دوره ریزپردازنده وارد کرد . 8080 نوع بسیار غنی شده ای از 8080 بود که می توانست 500000 عمل را در ثانیه انجام دهد و 64 کیلو بایت از حافظه را آدرس می دهد و 500000 دستورالعمل را در ثانیه اجرا کند . امتیاز اصلی Z80 نسبت به 8080 این است که می تواند از دستورالعمل هایی که برای 8080 می شوند نیز استفاده کند . نرم افزاری که برای 8080 استفاده می شود بدون پیچیدگی بر روی Z80 قابل اجرا است . یک مشخصه سخت افزاری مهم Z80 در مقایسه با 8080 آرایش کامل تر ثبات هاست . Z80 همچنین مکانیزمی را به کار می گیرد که حافظه RAM دینامیکی را به طور خورکار تازه می کند . این دو مشخصه اضافی موجب برتری Z80 نسبت به Intel 8080 شده است.
سایر ریزپردازنده های اولیه :
تا سال 1973 ، Intel تولید کننده اصلی ریزپردازنده ها بود . بعد از آن تولید کنندگان دیگر متوجه شدند که این وسیله جدید دارای آینده است و شروع به تولید انواع اصلاح شده دیگری از ریزپردازنده Intel 8080 کردند .
ریزپردازنده های امروزی :
به نظر می رسد که آینده توجه ریزپردازنده در دست سه شرکت Intel ، Motorola و Zilog است . این شرکت ها هر یک با دو سال یک بار انواع پیشرفته تری از ریزپردازنده ها را تولید می کنند . امروزه ریزپردازنده ها از نظر اندازه بین 4 تا 32 بیت دارند .
انواع میکروپروسسورها :
در معماری CPU از تکنولوژی CISC و RISC استفاده شده که تکنولوژی CISC ( Complex INSTROCTION set Computer )دستورات پیچیده را در داخل خود اجرا می کند و تکنولوژی RISC( Reduce INSTROCTION set Computer )
SET کامپیوتری است که دستورات ساده ای دارد که از این نوع تکنولوژی در میکرو کنترلرها نیز استفاده شده و خواص آن تعداد کم دستورالعمل ها می باشد .
تعریف µ.c :
تراشه هایی هستند که واسطهای صفحه کلید ، دیسک و در بسیاری از دیگر دستگاهها استفاده می شود . این نوع تراشه ها به علت حجم بسیار کوچک که دارند به نام single µ.c chip معروفند .
تفاوت میان ریزپردازنده با ریز کنترل کننده ( µ.c ) :
ریز کنترل کننده ها علاوه بر cpu شامل حافظه ، خطوط I/O تایمر ، کانتر و در برخی از آنها حتی A/D نیز دارند . حال به مروری بر میکروهای AVR و انواع آنها می پردازیم .
*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***
میکروکنترلر
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه 1
سیر تکاملی میکروکنترلرها 4
معماری داخلی میکروکنترلرها 5
خانواده 8051 7
پیکر بندی پایه ها 12
تایمر 20
جریان و مقاومت در میکرو کنترلرها 29
عملکرد تابلو روان 31
نحوه نمایش در تابلو به صورت ثابت 31
روش جاروب کردن 33
روش شیفت دادن 36
بررسی چگونگی نمایش بر روی دات ماتریکس 38
LED های دورنگ 40
زمان روشن بودن 40
مقدمه
میکروکنترلر در واقع یک ریز پردازنده تک تراشه ای است که شامل حافظه داده ، حافظه برنامه ، ورودی و خروجی سریال و موازی ، تایمرها ، وقفه های بیرونی و داخلی می باشد که تمامی آنها روی یک تراشه واحد مجتمع شده اند و می توان آن را به قیمتی کمتر از 2 دلار تهیه نمود0 بر اساس تخمین های زده شده به طور متوسط تعداد 35 میکرو کنترلر در وسایل خانگی یک خانواده متوسط آمریکایی وجود دارد0 بیش از 34 درصد میکروکنترلرها در اتوماسیون اداری نظیر چاپگرهای لیزری ، دستگاه های نمابر تلفنهای هوشمند و نظایر آنها به کار برده می شوند0 بیش از یک سوم میکروکنترلرها در لوازم خانگی الکترونیکی به کار برده شده اند0 در این دسته بندی تولیداتی نظیرCD player ، تجهیزات صوتی hi-fi ، بازیهای ویدیویی ، ماشین لباسشویی ، دستگاههای پخت و پز و نظایر آنها قرار دارند0
بازار تجهیزات مخابراتی ،ادوات نظامی و تجهیزات مربوط به اتومبیل ها بخش باقیمانده از سهم کاربرد میکروکنترلرها را به خود اختصاص داده اند0
میکروکنترلرها به طور معمول با استفاده از زبان اسمبلی مربوطه ، برنامه ریزی می شده اند0 میکروکنترلرهای ساخت تولید کنندگان مختلف ، زبانهای اسمبلی متفاوتی دارند0 زبان اسمبلی شامل عبارتهای کوتاهی برای دستورالعمل ها است به خاطر سپردن این عبارتها مشکل است ونیز برنامه های تهیه شده برای یک میکروکنترلر برای سایر انواع دیگر میکروکنترلرها قابل استفاده نمی باشد0 سختی کار با زبان اسمبلی به خصوص در پیاده سازی پروژه های پیچیده ، متداولترین شکایتی است که در رابطه با برنامه ریزی میکروکنترلرها مطرح می شود0 راه حل این مسئله ، استفاده از زبانهای سطح بالا می¬باشد0 با این کار ، عملیات برنامه ریزی ساده تر گشته ، برنامه خواناتر و انعطاف پذیرتر شده و پشتیبانی از آن نیز ساده تر می گردد0 برای اغلب میکرو کنترلرها کامپایلرهای C و BASIC متفاوتی موجود می باشند0 کامپایلرهای BASIC معمولا‌ً به صورت مفسر بوده و کدهای حاصل از آنها کند می باشند0
word: نوع فایل
سایز:163 KB
تعداد صفحه:45
اِی‌وی‌آر (به انگلیسی: AVR)، خانواده‌ای از ریزکنترل‌گرهای جدید است که شرکت اتمل، آن را روانهٔ بازار الکترونیک کرده است. این ریزکنترل‌گرهای هشت بیتی به خاطر دارا بودن قابلیت برنامه‌نویسی توسط کامپایلر زبانهای برنامه‌نویسی سطح بالا، مورد توجه قرار می‌گیرند. این ریزکنترل‌گرها از معماری ریسکبرخوردارند. همچنین شرکت اتمل کوشیده‌است تا با استفاده از معماری پیشرفته و دستورهای بهینه، حجم کد تولید شده را پایین آورده و سرعت اجرای برنامه را بالا ببرد. یکی از مشخصات این نوع ریزکنترل‌گرها دارا بودن ۳۲ ثبات همه منظوره است. همچنین در این ریزکنترل‌گرها، از حافظه‌های کم مصرف و غیر فرار فلش و ای‌ای‌پی‌رام استفاده می‌شود.
کامپایلرهایی به زبان بیسیک و C که زبان‌هایی پرکاربردی در دنیا محسوب می‌شوند: برای این نوع ریزکنترل‌گرها طراحی شده‌است. البته در حال حاضر استفاده از کامپایلر بسکام BAScom که نسبت به زبان c بسیار راحت تر و سریع تر عمل میکند جایگزین زبان c شده است. همچنین زبان اسمبلی را نیز می‌توان برای برنامه‌نویسی به کار برد. برای نمونه کامپایلر بسکام با زبان بیسیک برای برنامه‌نویسی این نوع از ریزکنترل‌گرها می‌تواند به کار رود. همچنین نرم‌افزار CodeVision، برای برنامه‌نویسی به زبان C (سازگار با این ریزکنترل‌گرها) بسیار رایج است (البته این برنامه بیشتر میان کاربران ایرانی رواج دارد، در میان کاربرهای خارجی کمتر دیده شده و بیشتر از برنامهٔ رسمی شرکت Atmel استفاده می‌شود).