Ответы к ГосЭкзамену 220402 (Информатика) (1088974), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Часто случается, что в системе будет несколько однотипных устройств (к примеру ИМС памяти, или драйверов светодиодных индикаторов), поэтому при помощи программируемой части адреса становится возможным подключить к шинемаксимально возможное количество таких устройств. Количество программируемых бит в адресе зависит отколичества свободных выводов микросхемы.
Иногда используется один вывод с аналоговой установкойпрограммируемого диапазона адресов[1]. При этом в зависимости от потенциала на этом адресном выводеИМС, возможно смещение адресного пространства драйвера так, чтобы однотипные ИМС не конфликтовали между собой на общей шине.Все специализированные ИМС, поддерживающие работу в стандарте шины I2C, имеют набор фиксированных адресов, перечень которых указан производителем в описаниях контроллеров.Комбинация бит 11110ХХ адреса зарезервирована для 10-битной адресации.Как следует из спецификации шины, допускаются как простые форматы обмена, так и комбинированные,когда в промежутке от состояния СТАРТ до состояния СТОП ведущий и ведомый могут выступать и какприемник, и как передатчик данных. Комбинированные форматы могут быть использованы, например, дляуправления последовательной памятью.Во время первого байта данных можно передавать адрес в памяти, который записывается во внутреннийрегистр-защелку.
После повторения сигнала СТАРТа и адреса ведомого выдаются данные из памяти. Всерешения об авто-инкременте или декременте адреса, к которому произошел предыдущий доступ, принимаются конструктором конкретного устройства. Поэтому, в любом случае лучший способ избежать неконтролируемой ситуации на шине перед использованием новой (или ранее не используемой) ИМС следует тщательно изучить ее описание (datasheet или reference manual), получив его с сайта производителя. Более того,производители часто размещают рядом более подробные инструкции по применению.
В любом случае, поспецификации шины все разрабатываемые устройства должны сбрасывать логику шины при получении сигнала СТАРТ или повторный СТАРТ и подготавливаться к приему адреса.Тем не менее основные проблемы с использованием I2C шины возникают именно из-за того, что разработчики, «начинающие» работать с I2C шиной не учитывают того факта, что ведущий (часто — микропроцессор) не имеет монопольного права ни на одну из линий шины.ПрименениеI²C находит применение в устройствах, предусматривающих простоту разработки и низкую себестоимостьизготовления при относительно неплохой скорости работы.
Список возможных применений:79доступ к модулям памяти NVRAM;доступ к низкоскоростным ЦАП/АЦП;регулировка контрастности, насыщенности и цветового баланса мониторов;регулировка звука в динамиках;управление светодиодами, в том числе в мобильных телефонах;чтение информации с датчиков мониторинга и диагностики оборудования, например, термостатцентрального процессора или скорость вращения вентилятора охлаждения процессора;чтение информации с часов реального времени (кварцевых генераторов);управление включением/выключением питания системных компонент;информационный обмен между микроконтроллерами;РазработкаКаждая электронная система включает в себя 3 различных типа узлов:Узел управленияУзлы общего назначения, такие как буферы ЖКИ, порты ввода/вывода, ОЗУ, ЭСПЗУ или преобразователи данных.Специфические узлы, такие как схемы цифровой настройки и обработки сигнала для радио- и видео- систем, или генераторы тонального набора для телефонии.В настоящее время ассортимент продукции Philips включает более 150 КМОП и биполярных I²Cсовместимых устройств, функционально предназначенных для работы во всех трех вышеперечисленныхкатегориях электронного оборудования.
Все I²C-совместимые устройства имеют встроенный интерфейс,который позволяет им связываться друг с другом по шине I²C. Это конструкторское решение разрешаетмножество проблем сопряжения различных устройств, которые обычно возникают при разработке цифровых систем.Преимуществанеобходим всего один микроконтроллер для управления набором устройств;используется всего две линии ввода-вывода общего назначения;стандарт предусматривает «горячее» подключение и отключение устройств в процессе работы системывстроенный в микросхемы фильтр подавляет всплески, обеспечивая целостность данных.Преимущества для конструкторовпоскольку такие микросхемы подключаются непосредственно к шине без каких-либо дополнительных цепей, появляется возможность модификации и модернизации системы прототипа путем подключения и отключения устройств от шины.блоки на функциональной схеме соответствуют микросхемам, переход от функциональной схемы кпринципиальной происходит быстро.нет нужды разрабатывать шинные интерфейсы, так как шина уже интегрирована в микросхемы.интегрированные адресация устройств и протокол передачи данных позволяют системе быть полностью программно определяемой.одни и те же типы микросхем могут быть часто использованы в разных приложениях.время разработки снижается, так как конструкторы быстро знакомятся с часто используемымифункциональными блоками и соответствующими микросхемами.микросхемы могут быть добавлены или убраны из системы без оказания влияния на другие микросхемы, подключенные к шине (если их работа независима).простая диагностика сбоев и отладка; нарушения в работе могут быть немедленно отслежены.время разработки программного обеспечения может быть снижено за счет использования библиотеки повторно используемых программных модулей.80Пример системы с шиной I²CСхема системы с шиной I²CНа рисунке: (a) Высокоинтегрированный телевизор1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.МикроконтроллерФАПЧ синтезаторФлеш-памятьМультисистемный декодер сигналов цветностиСтереодекодер звукаУлучшитель сигнала картинкиHI-FI аудиопроцессорВидеопроцессорОдночиповый текстИМС сигналов OSD(b) базовая станция радиотелефона стандарта DECT1.2.3.4.5.Генератор DTMFИнтерфейс телефонной линииКодек АДИКМПакетный контроллерМикроконтроллер1.1.Поддержка операционными системамиВ Linux поддержка I²C обеспечивается специальным модулем для каждого устройства, совместимого с этим стандартом.
Файл заголовков для написания клиента I²C — /usr/include/linux/i2c.h. ВOpenBSD также добавлена поддержка основных контроллеров и сенсоров I2C;В Sinclair QDOS и Minerva QL поддержка осуществляется через набор расширений фирмы TFServices;В AmigaOS доступ к устройствам I²C осуществляется с помощью библиотеки i2c.library, написанной Вильгельмом Нойкером;eCos поддерживает I²C для нескольких архитектур.Материнские платы EPIA-M поддерживают I²C на уровне форм-фактора Mini-ITX.81Информационные устройства роботов1. Назначение, основные технические характеристики и области примененияаналоговых и цифровых датчиков в системе управления манипуляционного робота.Информационные устройства подразделяют на две группы: устройства сбора информации о состоянии робота и устройства сбора информации о внешней среде.
Устройства первой группы обеспечивают введениеобратных связей внутри робота. К ним относятся датчики измерения линейных и угловых перемещений,датчики скоростей и ускорений исполнительных устройств и рабочего органа робота. Устройства второйгруппы обеспечивают адаптивное управление роботом в зависимости от состояния внешней среды. К датчикам внешней информации относятся тактильные и локационные датчики, датчики усилий и проскальзывания и др.Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда идля воздействия им на управляемые процессы.
Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входноевоздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.Измерительное устройство или датчик (sensor)(как правило) состоит из двух частей: измерительной головки (sehsor head) и преобразователя (transducer).Результат измерения – это «реакция измерительной головки датчика», которая на выходе преобразователяпредставляет собой электрическую величину, распространяющуюся дальше по проводнику. Выходной сигнал измерительного устройства (датчика) есть выходной сигнал преобразователя.
В большинстве управляющих систем этот выходной сигнал электрический.Различают три класса датчиков:1) Аналоговые датчики (датчики вырабатывающие аналоговый сигнал)2) Цифровые датчики ( генерирующие последовательность импульсов или двоичное слово)3) Бинарные (двоичные) датчики которые вырабатывают сигнал только двух уровней «Выключено/включено» (0 или 1)Датчик должен воспроизводить физическую величину максимально быстро и точно.Хотя чаше всего датчик выбирают исходя из надежности и удобства обслуживания, его точность, стабильность и повторяемость результатов остаются важнейшими факторами.Большая часть характеристик датчика, которые приводятся в техническом описании, - статические параметры. Эти параметры не показывают, насколько быстро и точно датчик может измерить сигнал, изменяющийся с большой скоростью.
Свойства, отражающие работу датчика в условиях изменяющихся входныхвоздействий, называются динамическими характеристиками (dynamic characteristic). Они существенновлияют на работу системы управления. Идеальный датчик мгновенно реагирует на изменение физическойвеличины.Статические характеристики датчиковСтатические характеристики датчика показывают, насколько корректно выход датчика отражает измеряемую величину спустя некоторое время после ее изменения, когда выходной сигнал установился па повоезначение.
Важными статическими параметрами являются: чувствительность, разрешающая способность илиразрешение, линейность, дрейф нуля и полный дрейф, рабочий диапазон, повторяемость и воспроизводимость результата.Чувствительность (sensitivity) датчика определяется как отношение величины выходного сигнала к единичной входной величине (для тонких измерительных технологий определение чувствительности можетбыть более сложным).Разрешение (resolution) — это наименьшее изменение измеряемой величины, которое? может быть зафиксировано и точно показано датчиком.82Линейность (linearity) не описывается аналитически, а определяется исходя из градуировочной кривойдатчика. Статическая градуировочиая кривая показывает зависимость выходного сигнала от входного пристационарных условиях. Близость этой кривой к прямой линии и определяет степень линейности.
Максимальное отклонение от линейной зависимости выражается в процентах,Статическое усиление (static gain) или усиление по постоянному току(d.c.gain) — это коэффициент усиления датчика на очень низких частотах. Большой коэффициент усилениясоответствует высокой чувствительности измерительного устройства.Дрейф (drift) определяется как отклонение показаний датчика, когда измеряемаявеличина остается постоянной в течение длительного времени. Величина дрейфа может определяться принулевом, максимальном или некотором промежуточном значении входного сигнала. При проверке дрейфануля измеряемая величина поддерживается па нулевом уровне или уровне, который соответствует пулевомувыходному сигналу, а проверка дрейфа на максимуме выполняется при значении измеряемой величины,соответствующем верхнему пределу рабочего диапазона датчика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
