使用I2C协议车辆控制系统的设计和实现

K.M.Sivakumar¹,B.Gopalakrishnan²

PG学者,嵌入式系统技术,天使工程与技术学院,Tirupur,印度
助理教授,EEE,天使工程与技术学院Tirupur,印度

文摘

目前,汽车已经得到发达国家使用各种控制有效的操作条件。通常,车辆建成一个司机和车辆接口来控制压力的特点,温度、速度、运动,异地恋,等等,在许多基于嵌入式的应用程序获取的通信发送数据的重要因素。它包括USB、USART SPI,可以和I2C。本文揭示了I2C提供通信没有数据损失比较方便。它在本质上是简单的,比其他串行通信成本有效和准确。在这里,他们对通过串行数据通信进行(SDA)和串行时钟(sci)。给定的方法描述了如何使用普罗透斯软件控制器之间的数据共享,可以实现使用覆盆子π和小骨开发板。

关键字

I2C协议,SDA、sci串行通信

我的介绍。

嵌入式系统是相当复杂的。简单的硬件和软件的结合,形成一个更大的系统的组件;这反过来是编程来执行一系列专用功能通常与最小操作员干预。在嵌入式系统中硬件通常是独特的一个给定的应用程序;电脑芯片嵌入到电子控制来管理产品的功能。嵌入式系统正迅速成为一个催化剂的变化计算数据通信、电信、工业控制和娱乐行业。串行接口允许处理器通信而不需要共享内存和他们可以创建的问题。有像UART串行通信协议,可以,USB, SPI,国米IC。USB、SPI和UART协议都只是一种类型的点类型。USB使用多路复用器与其他设备进行通信。只有I2C协议使用软件解决。 But only I2C is very simple to design and easy to maintain.

二世。文献调查

如上所述,汽车可以运行本身没有人类的干预的嵌入式智能。为此目的而使用卫星的全球定位系统(GPS)可以提供定位信息和证明是一个多功能的历史。更高精度广域差分GPS的使用,提供一个健壮的系统,随时处理选择可用性误差和卫星时钟误差。GPS的模型还包括协助传感器,例如航迹推算、雷达和摄像头,车载控制功能。

电脑只是饲料所需目的地仪表板的电脑。高度敏感的致动器模拟驾驶员完全和直接车在路上。车辆发射机广播它的位置和速度为碰撞和其他直接参与者车道改变作品的人。正向和反向运动和转弯正是实现按路线指导要求。此外,获得一个精确的转向控制使用脉冲编码调制技术和加速度/制动控制成功使用学习自适应系统实现。主人和奴隶的概念I2C的SPI非常相似。SPI一样,所有的设备都是主人或奴隶。主是启动的设备和驱动时钟线sci转移。

三世。I2C概述

I2C允许连接128单独可寻址设备只使用两个双向行:时钟(sci)和数据(SDA)。唯一的额外的硬件要求是每一行的上拉电阻。每个连接设备可以是主人或奴隶设备。只允许主设备驱动时钟线。在物理层sci和SCA线都是在排水明沟,因此上拉电阻。增加了I2C总线上的设备的数量也将增加电容,从而减少转换速率。转换速率可以控制通过改变驱动力量的I2C针模块。

最初,I2C总线的设计是将少量的设备在一个卡,如管理调优的汽车收音机或电视。最大允许电容被设定在400 pF允许适当的上升和下降时间最佳时钟和数据信号完整性的最高速度100 kbps。所有I2C设备被设计成能够在相同的二线总线和通信系统功能架构只有设计师的想象力是有限的。虽然应用总线长度的范围内消费产品,如电脑,手机,汽车收音机或电视机快速成长,只有少数系统集成商使用跨越一个房间或建筑物。

I2C总线正在越来越多地用于多个卡系统,如刀片服务器,I2C总线的每张卡片需要可隔离的允许卡插入和删除其余的系统操作,或在更多的系统设备需要定位到相同的卡片,总设备和跟踪电容会超过400 pF.New总线扩展与控制设备帮助扩大I2C总线约20 400 pF限制之外的设备和允许控制的设备,即便是那些拥有相同的地址。这些新设备设计人员的欢迎,因为它们的范围继续扩大,增加使用I2C设备维护和控制应用程序。

一个。串行数据传输:

对于每一个时钟脉冲传输一个比特的数据。然后,SDA信号只能在当sci信号很低——当钟高数据应该是稳定的。每个I2C命令由主设备开始启动条件和结束停止条件。两种疾病的sci必须高。高到低过渡SDA是启动和停止低到高。I2C是同步协议,因此,sci用于同步所有的设备和数据传输。

开始后条件总线被认为是忙,可以使用另一个主只有在检测到一个停止条件。开始后条件主可以生成一个重复的开始。这相当于一个正常的开始,通常是紧随其后的是奴隶I2C地址。微控制器,有专门的I2C hardwarecan容易检测总线变化和行为也是I2C奴隶设备。然而,如果实现I2C通信软件,总线信号必须至少两次采样时钟周期为了检测必要的改变。

b . I2C数据传输:

I2C总线数据传输在8位包(字节)。没有限制的字节数,然而,每个字节必须遵循的承认。这个信号设备是否可以继续进行下一个字节。对所有数据位包括承认一点,主人必须生成时钟脉冲。如果奴隶设备不承认转会这意味着没有更多的数据或设备还没有准备转让。主设备必须生成停止或重复启动条件。

c .同步:

每个主人必须创造自己的时钟信号和数据可以改变只有在时钟低。成功需要一个同步时钟总线仲裁。一旦主人把时钟低保持低,直到所有大师把时钟放在高的状态。同样,时钟在高状态直到第一个主人拉低。这种方法通过观察sci信号,主设备可以同步时钟。

d .仲裁:

正常的数据传输的I2C总线只能激活一个主。如果由于某种原因两个主发起I2C命令同时,仲裁程序确定哪些主胜可以继续命令。仲裁在SDA上执行信号而sci信号是高。

每个主人检查SDA信号总线上的对应生成的SDA信号。如果车上的SDA信号很低但它应该很高,那么这个主人已经失去了仲裁。主I2C设备,已经失去了仲裁可以生成sci脉冲,直到字节结束,必须释放总线,并进入奴隶模式。

e .时钟同步和握手:

奴隶设备,需要一些时间来处理收到的字节或尚未准备好发送下一个字节可以拉到主时钟低信号,它应该等待。一旦发布的主时钟可以继续下一个字节。

第四,主从通信

开始的通信条件开始,紧随其后的是7位奴隶地址和数据的方向。如果这个是0,那么主会写信给从设备。否则,如果数据方向位是1,主会从奴隶设备读取。奴隶地址和发送数据的方向后,主人可以继续阅读或写作。通信结束时停止条件也表明I2C总线是免费的。如果奴隶的主人只写设备数据传输方向不改变。

如果主只需要读从奴隶设备然后它只是发送I2C地址与R / W开始阅读。这个主设备启动后读取数据。有时主人需要写一些数据,然后读取从奴隶设备。在这种情况下,必须首先写信给奴隶设备,改变了数据传输方向,然后读取设备。这意味着发送I2C地址设置了R / W一点写,然后发送一些额外的数据寄存器地址。写完成后主设备产生重复启动条件。与R / W和I2C发送地址设置为读。这个数据传输方向改变后,主设备开始读取数据。

一个奴隶地址可能包含一个固定的和一个可编程的部分。一些奴隶设备有一些I2C地址依赖地址引脚的水平。这种方式可以对相同的I2C总线不止一个I2C设备相同的固定部分的I2C地址。每个奴隶的设备在公共汽车上应该有一个独特的7位地址。I2C地址的分配是由I2C总线管理委员会负责分配。两组8 I2C地址留给未来的使用和一个地址用于10位I2C寻址。一般的电话地址是用来解决奴隶总线上的所有设备。

如前所述,I2C转移8位(1个字节)的数据。每个字节的传输完成后,接收者必须承认它。承认,接收者发送ACK回发射机。

发射机是,(可以是主人或奴隶)传输1字节的数据(MSB)接收机在sci的8个时钟脉冲,它释放后SDA线即SDA成为高ACK时钟脉冲。

接收者的(可以是主人或奴隶,这取决于)必须生成一个承认发射机发送的每个字节后将SDA线拉低的ACK时钟脉冲sci的时钟脉冲(9日)。

案例1:奴隶是接收机的一端甚至在这种情况下,有两种可能情况:

案例1:

Slave-receiver不承认奴隶地址在这种情况下,它只是叶子SDA行高。现在Master-transmitter序列产生一个停止或重复尝试启动序列。

Case1b:

Slave-receiver承认只有奴隶地址,但一段时间后不能接收任何数据和树叶在应答脉冲SDA行高。即使在这种情况下,使用Master-transmitter做同样的——要么产生一个停止序列,或尝试重复启动序列。

案例2:主接收机的结束

案例2:

在这种情况下,主是产生应答,以及负责生成启动/停止序列。这个进行的数据传输。

案例2 b:

在这种情况下,为了在Slave-transmitter信号数据,Master-receiver不产生任何ACK的最后一个字节的Slave-transmitter打卡下班了。在这种情况下,Slave-transmitter必须放开SDA行允许主产生一个停止条件。

第四,仿真工作和结果

在这里,这个数字代表了主人和奴隶电路的车辆控制系统,包括一个主单元和两个从属单元。在这里,主人和奴隶单位PIC16F877A控制器。奴隶第一是由温度和燃料传感器,Slave2单元组成的速度和存贷比传感器。在这里,生成模拟信号的传感器,直接发送回奴隶第一产生数字脉冲,然后发送到主电路通过I2C协议。这个,其次是Slave2单位和使用液晶显示器显示。

因此,下面是该系统的输出。图9代表的输出slave1显示温度和油位指示的液晶显示器。根据,本文车辆在系统被用来控制通过各种控制器和界面的使用I2C协议。这是被使用MPLAB和编程设计利用Proteus软件。

因此,图10代表simuation输出的速度和存贷比指标slave2在车里。这是由液晶显示器显示。

七世。结论

我们想现在必须进一步发展这一技术使世界各地的自动汽车越来越普遍。嵌入式技术的快速发展,高性能的关键。嵌入式处理器是渗透到汽车行业,这是低成本、高可靠性和感性的其他功能来满足现代汽车工业的需求。这可以发生在采用一种新的方法在生产自动化的车载系统和他们的设计应该简单和清楚地到达用户。所以,这可能是非常有效和成本可能是伟大的优势在未来几年比较其他技术。由于I2C技术,无事故驾驶是可能的和燃料野蛮也成为可能的技术,这将使汽车旅行通过最短路径。

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