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
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
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 P7. - 3 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 PCF8574 0100 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 0 1 0 0 0 0 0 0x20 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 0 1 0 0 0 1 0 0x22 Barriere DECMA Page 3 sur 11
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 0 1 0 0 0 0 0 1 Le circuit nous répond ceci : P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 0 0 1 0 1 0 0 0 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
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 0 1 0 0 0 1 0 0 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 0 1 0 0 0 0 0 0 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
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
Document ressource 2 Document ressource n 2 :- schéma structurel coté pupitre Barriere DECMA Page 7 sur 11
document ressource n 3 schéma structurel coté lisse Document ressource 3 Barriere DECMA Page 8 sur 11
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 : 0 1 0 0 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
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
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