El Bus I2C


Diseñado por Philips, este sistema de intercambio de información a través de tan solo dos cables permite a circuitos integrados y módulos OEM interactuar entre sí a velocidades relativamente lentas. Emplea comunicación serie, utilizando un conductor para manejar el timming (pulsos de reloj) y otro para intercambiar datos.

Este bus se basa en tres señales:

Las líneas SDA y SCL son del tipo drenador abierto, similares a las de colector abierto pero asociadas a un transistor de efecto de campo (ó FET). Se deben poner en estado alto (conectar a la alimentación por medio de resistores Pull-Up) para construir una estructura de bus tal que se permita conectar en paralelo múltiples entradas y salidas.

En el diagrama se observa la configuración eléctrica básica del bus. Las dos líneas de comunicación disponen de niveles lógicos altos cuando están inactivas. Inicialmente el número de dispositivos que se puede conectar al bus es ilimitado, pero obsérvese que que las líneas tienen una especificación máxima de 400pF en lo que respecta a capacidad de carga. La máxima velocidad de transmisión de datos que se puede obtener es de aproximadamente 100Kbits por segundo.

Las definiciones o términos utilizados en relación con las funciones del bus I2C son las siguientes:

 

Protocolo del Bus

Como es lógico, para iniciar una comunicación entre dispositivos conectados al bus I2C se debe respetar un protocolo. Tan pronto como el bus esté libre, un dispositivo maestro puede ocuparlo generando una condición de inicio. El primer byte transmitido después de la condición de inicio contiene los siete bits que componen la dirección del dispositivo de destino seleccionado y un octavo bit correspondiente a la operación deseada (lectura o escritura). Si el dispositivo cuya dirección se apuntó en los siete bits está presente en el bus éste responde enviando el pulso de reconocimiento ó ACK. Seguidamente puede comenzar el intercambio de información entre los dispositivos.

Cuando la señal R/W está previamente a nivel lógico bajo, el dispositivo maestro envía datos al dispositivo esclavo hasta que deja de recibir los pulsos de reconocimiento, o hasta que se hayan transmitido todos los datos.

En el caso contrario, es decir cuando la señal R/W estaba a nivel lógico alto, el dispositivo maestro genera pulsos de reloj durante los cuales el dispositivo esclavo puede enviar datos. Luego de cada byte recibido el dispositivo maestro (que en este momento está recibiendo datos) genera un pulso de reconocimiento.

El dispositivo maestro puede dejar libre el bus generando una condición de parada (Stop). Si se desea seguir transmitiendo, el dispositivo maestro puede generar otra condición de inicio el lugar de una condición de parada. Esta nueva condición de inicio se denomina "inicio repetitivo" y se puede emplear para direccionar un dispositivo esclavo diferente ó para alterar el estado del bit de lectura/escritura (R/W).

 

Conclusiones Finales:

Tanto Philips como como otros fabricantes de dispositivos compatibles con I2C disponen de una amplia gama de circuitos integrados, incluyendo memorias RAM y E2PROM, microcontroladores, puertos de E/S, codificadores DTMF, tranceptores IR, conversores A/D y D/A, relojes de tiempo real, calendarios, etc.

Dado que no siempre se requiere alta velocidad de transferencia de datos este bus es ideal para sistemas donde es necesario manejar información entre muchos dispositivos y, al mismo tiempo, se requiere poco espacio y líneas de circuito impreso. Por ello es común ver dispositivos I2C en video grabadoras, sistemas de seguridad, electrónica automotriz, televisores, equipos de sonido y muchas otras aplicaciones mas.

Incluso, y gracias a  que el protocolo es lo suficientemente simple, usualmente se ven dispositivos I2C insertados en sistemas microcontrolados que no fueron diseñados con puertos I2C, siendo el protocolo es generado por el firmware.

También hay dispositivos de adaptación que permiten conectar buses originalmente paralelos a sistemas I2C. Tal es el caso del chip PCD 8584 de Philips el cual incorpora bajo su encapsulado todo lo necesario para efectuar dicha tarea.

Hay, además, circuitos integrados cuya única misión es adaptar los niveles presentes en el bus I2C y convertirlos desde y hacia TTL, permitiendo resolver fácil y rápidamente la interconexión de dispositivos de dicha familia con el I2C.


Autor: Manuel González García - mgg_798@hotmail.com
Gráficos: Pablo Canello -
canello@hotmail.com