I2C. TP étude du bus. Barrière DECMA DECMA. Présentation de la barrière Decma-Park

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1 DECMA TP étude du bus I2C Présentation de la barrière Decma-Park Le système Decma-Park est un système d accès «conditionnel» à un parking. Il se compose au minimum des éléments : La barrière elle-même, c est une armoire qui contient les éléments nécessaire à la mise en mouvement de la lisse. Le pupitre de l usager, comprenant un afficheur et un clavier ainsi que la carte «tini». Un ordinateur de type PC implanté dans la guérite du gardien Barriere DECMA Page 1 sur 11

2 Le pupitre communique avec la lisse via un bus I2C transportant un protocole I2C le pupitre communique avec le pc gardien avec une liaison Ethernet transportant un protocole TCP/IP pour lire ou écrire sur le bus I2C depuis le pc gardien, on peut donc transporter les mots I2C via TCP/IP via Ethernet. lisse Ether net Ether net PC gardien Circuits I2C Ether net pupitre Afficheur clavier Bus I2C Liaison Ethernet Ether net Circuits I2C Travail demandé : I/. Etude matériel du réseau de type I2C : Nous allons étudier la liaison I2C qui permet de dialoguer et de donner des ordres à la barrière. Vous verrez notamment comment fonctionne le système d adressage des différents circuits I2C et la configuration de la trame. Prendre connaissance du document ressource n 5 «bus I2C» puis : Donner le nom des 2 fils utilisés ainsi que le niveau logique présent au repos (quand il n y a pas de transfert) SDA et SCL, à «1» au repos Donner le nombre de bits sur lequel l adresse du composant visé est codée. En théorie combien de composants différents ce codage permet-il de distinguer sur le bus? - Donner le rôle du bit R/ W.R/W = 1 : opération de lecture // R/W = 0 : opération d écriture Barriere DECMA Page 2 sur 11

3 étude des circuits I2C utilisés : On utilise 3 circuits PCF8574 : Ces circuits possèdent : - 8 broches P0 à P7, fonctionnant en entrées ou en sortie. C est par ses 8 broches qu on va écrire ou lire en parallèle les mots de 8 bits - deux broches SCL et SDA (le bus I2C). sur SCL transite l horloge qui cadence les transferts. Sur SDA transite en série le mot de 8 bits. On à en SDA le même mot qu en P0 à P broches d adressage A0, A1 et A2. Le composant a une adresse codée sur 7 bits. Les 4 bits de poids fort de l adresse sont fixe (ils sont «gravés» dans le silicium). A0 à A2 sont les bits de poids faible de l adresse. On les fixe en fixant à VCC ou 0V A0 à A1 Retrouvez dans le document ressource n 1 (plutôt vers la page 4) la valeur des 4 bits de poids fort d adressage des circuits PCF Étude des schémas structurels Prendre sous les yeux les deux documents ressource 2 et 3 Donner le nombre de fils minimum pour réaliser un bus I2C. 2 Les colorier sur les deux schémas structurels des documents ressources 2 et 3 Identifier en les coloriant sur les deux schémas structurels les composants I2C PCF8574 Adresse des deux circuits I2C : Apres avoir identifié les états en A0 à A2, Donnez l adresse en binaire puis en hexa du composant PCF8574 gérant la lisse : A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 En hexadécimal x20 Apres avoir identifié les états en A0 à A2, Donnez l adresse en binaire puis en hexa du composant PCF8574 gérant le pupitre : A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 En hexadécimal x22 Barriere DECMA Page 3 sur 11

4 La correspondance entre les bits P0 à P7 des deux circuits I2C et les actions réalisées ou lues sont données dans le document ressource n 4 (vers la page8) On désire lancer une lecture du circuit PCF8574 «Mécanisme» afin de connaître l état de la balise lumineuse. Donnez dans le tableau suivant l adresse du composant en question ainsi que l état du bit de lecture/écriture : MSB ADRESSE LSB R/W Le circuit nous répond ceci : P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P Interprétez ce résultat à l aide du document ressource n 4. Véhicule détecté sur boucle aval Pas de véhicule en boucle amont Lisse horizontale Lisse non verticale P2, P1 et P0 sont des sorties, pas d infos reçues P7 est non utilisé Barriere DECMA Page 4 sur 11

5 Nous allons maintenant procéder à une écriture, c est à dire, nous allons commander les éléments : On désire lancer une écriture du circuit PCF8574 «Auxiliaire» afin de d allumer le rétro-éclairage. - Compléter le tableau suivant en indiquant l adresse et l état du bit R/W : MSB ADRESSE LSB R/W Compléter le tableau suivant en indiquant l état des bits de la donnée à envoyer : ATTENTION : On désire uniquement allumer le rétro-éclairage et laisser le reste du système en l état. Il faut donc recopier l état des bits que l on ne désire pas modifier en utilisant le résultat de la lecture précédente et modifier uniquement l état du bit permettant la commande de la balise. MSB Donnée LSB x x x x x 1 x x On désire à présent lancer une écriture du circuit PCF8574 «Mécanisme» afin de d allumer la balise lumineuse. Compléter le tableau suivant en indiquant l adresse et l état du bit R/W : MSB ADRESSE LSB R/W Compléter le tableau suivant en indiquant l état des bits de la donnée à envoyer : MSB Donnée LSB x x x x x 1 x x Barriere DECMA Page 5 sur 11

6 Document ressource 1 : Document ressource 1 Tableau donnant l adresse des différents circuits I2C fabriqués par PHILIPS : Les «A» dans le tableau signifient que les adresses sont fixées par l état des broches correspondantes Barriere DECMA Page 6 sur 11

7 Document ressource 2 Document ressource n 2 :- schéma structurel coté pupitre Barriere DECMA Page 7 sur 11

8 document ressource n 3 schéma structurel coté lisse Document ressource 3 Barriere DECMA Page 8 sur 11

9 Document ressource n 4 Document ressource 4 Affectation des broches port d entrées / Sorties des différents circuits PCF8574 : PCF8574 «Mécanisme» : A2, A1 et A0 sont reliées à la masse. NU : non utilisé E : entrée / S : sortie P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 Caractéristiques X E E E E S S S E= ligne en entrée, S= ligne en sortie 0 0 Arrêt 0 1 Demande de montée 1 0 Demande de descente 1 1 Arrêt 0/1 0 : Balise éteinte 1 : Balise clignotante 0/1 0 : Lisse verticale 1 : Lisse Non verticale 0/1 0 : Lisse horizontale 1 : Lisse non horizontale 0/1 0 : Véhicule détecté sur boucle amont 1 : Pas de véhicule 0/1 0 : Véhicule détecté sur boucle aval 1 : Pas de véhicule NU Non utilisée PCF8574 «Auxiliaires» : A2 et A0 sont reliées à la masse et A1 est reliée au +5V P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 Caractéristiques X X X S S S S E E= ligne en entrée, S= ligne en sortie 0 0 : Carte à puce détectée 1 : Pas de carte à puce 0 0 : Alimentation Carte à puce 1 : Pas d alimentation 0/1 0 : Rétro-éclairage sur l afficheur LCD éteint 1 : Allumé. 0/1 0 : Klaxon non alimenté 1 : Klaxon alimenté. 0/1 0 : Reset de l afficheur LCD 1 : Mode normal afficheur LCD. NU NU NU Non utilisée. Fonctionnement du port d entrées / Sorties PCF8574 Le circuit permet de gérer 8 lignes d entrée / sorties parallèles via le bus I2C. ADRESSE : A2 A1 A0 R/W même nom. : où A2, A1 et A0 sont les niveaux logiques appliqués sur les broches du Lorsque le composant reçoit son adresse et que le bit R/W est positionné à 0, alors l octet suivant l adresse dans la trame est mémorisé et présenté sur les 8 lignes d entrée / sorties. Lorsque le composant reçoit son adresse et que le bit R/W est positionné à 1, alors le 8574 vient lire l état réel qui est présent sur les sur les 8 lignes d entrée / sorties et le renvoi sous forme d un octet placé à la suite de l adresse dans la trame. Barriere DECMA Page 9 sur 11

10 Document ressource I2C Document ressource 5 Page 1/3 Communication série par bus I2C Présentation du bus I2C Le bus I2C a été créé au début des années 80 par RTC Philips afin d apporter une solution simple et peu coûteuse à la communication entre les circuits intégrés numériques à l intérieur des appareils grand public (téléviseurs, magnétoscopes, etc.). Le principal avantage du bus I2C est de limiter le nombre de liaisons entre circuits intégrés. 1- Structure et organisation du bus I2C : Le bus I2C est un bus de type série synchrone ne nécessitant que deux signaux. Définition d un bus série synchrone : un bus série synchrone est un bus ou les données circulent sur un seul fil les unes après les autres au rythme (synchronisées par), un signal d horloge envoyé sur un second fil. Pour le bus I2C, ces deux fils s appellent : SDA (serial data), le signal de donnée. SCL (serial clock), le signal d horloge. Les différents circuits sont placés en parallèle sur les lignes SDA et SCL comme sur le schéma suivant : Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc circuit 1 Circuit 2 circuit 3 circuit 4 circuit 5 SDA SCL masse Au repos, c est à dire lorsqu aucun circuit n émet, les signaux SDA et SCL sont au niveau logique haut. Barriere DECMA Page 10 sur 11

11 2- Le protocole I2C : Le protocole est l équivalent du langage chez l être humain, c est la façon dont les circuits vont communiquer entre eux. 3- Performances et limites d emploi du bus I2C : Le bus I2C est réservé à de courtes liaisons : entre composants sur la même carte ou entre cartes par fils de quelques centimètres. Les spécifications du bus I2C datant de 1992 imposent : l adressage se fait sur è ou 10 bits selon la version, soit 128 ou 1024 adresses possibles. la vitesse de transmission est limitée à 400 Kbits/seconde, soit 50 Koctets/seconde. 4- Exemples de circuits intégrés pour le bus I2C : L ensemble est souvent piloté par un microcontrôleur possédant une interface I2C. En l absence de microcontrôleur, ou si celui-ci n est pas doté d un interface I2C, on utilise une interface Bus parallèle / Bus I2C : le circuit intégré PCF8584. Les circuits pilotés sont des circuits intégrés intégrant un interface pour le bus I2C et réalisant la même fonction que des circuits intégrés couramment utilisés en électronique : CAN ou CNA : PCF8591 mémoire vive : PCF8570 EEPROM : PCF8582 horloge calendrier : PCF8576 Port d entrée / Sortie parallèles ( 8 ) : PCF8574 Afficheurs LCD.. Barriere DECMA Page 11 sur 11