Giao tiếp I2C

[vagabond]

Hi mọi người,

Thấy câu hỏi này hay nên vagabond cung tham gia trả lời phát.

Đúng là ngày nay, việc kết nối các khối linh kiện có các mức điện áp khác nhau ngày càng nhiều. Đặc biệt là giữa mức 3.3V và 5V. Trở lại câu hỏi trên, do mình quen sử dụng các IC chuyên dụng nên tạm thời không xét đến các giải pháp khác. Các bạn có thể sử dụng IC 74LVXC4245 để chuyển đổi mức điện áp 3.3-5V. IC này cũng cho phép xác định chiều vào/ra của tín hiệu. IC này sẽ được cấp 2 nguồn áp tham chiếu là 5V và 3.3V. Chú ý: theo sơ đồ dưới đây, ta cần phải có thêm 2 tín hiệu để điều khiển chiều ra/vào của tín hiệu ở các ngõ A và B.



Các ngõ A tương ứng với mức điện áp logic 1 là 4.5-5.5V
Các ngõ B tương ứng với mức điện áp logic 1 là 2.7-5.5V
Hai chân ~OE và T/~R cho phép điều khiển tín hiệu đi theo chiều A->B hay B->A hay ở trạng thái HighZ. Mức điện áp điều khiển hai chân này chấp nhận mức logic 1 là 3.3 hay 5V đều được.

Xét trường hợp mạng I2C sẽ có mức logic chuẩn là 5V (hoặc 3.3V) cho toàn mạng và các khối linh kiện có mức logic khác 5V sẽ dùng IC tương thích mức logic. Ta có thể kết nối nhiều khối linh kiện có các mức logic khác nhau trên cùng một mạng I2C.

Bây giờ, ta xét hoạt động của mạng I2C 5V bao gồm một khối linh kiện 3.3V và khối linh kiện 5V.



Khi Master muốn liên lạc với Slave: Slave phải điều khiển IC tương thích điện áp sao cho chiều tín hiệu đi từ A->B (tức là tín hiệu có mức logic 1 từ 5V sẽ chuyển thành 3.3V).

Khi Slave muốn liên lạc với Master, hai chân của IC tương thích điện áp phải được điều khiển để chiều tín hiệu đi từ B->A (tức là tín hiệu có mức logic 1 từ 3.3V sẽ chuyển thành 5V).

Tóm lại việc điều khiển 2 chân ~OE và T/~R của IC tương thích điện áp sẽ do Slave chịu trách nhiệm. Trong ví dụ này, ta đưa thẳng chân ~OE xuống đất và chỉ điều khiển chân T/~R (các bạn coi lại bảng sự thật).

Mạng I2C 3.3V hoàn toàn tương tự như trên. Master và Slave có thể đổi vị trí cho nhau.

Túm lại lần nữa:
- Các bạn có thể kiểm các IC tương thích điện áp có số ngõ ra vào tương ứng với số lượng tín hiệu cần chuyển đổi mức logic. Riêng IC tương thích điện áp chỉ có 2 ngõ ra vào thì mình chưa tìm thấy.
- Đây là một giải pháp an toàn và nhanh, nhất là khi phải làm việc với các mức điện áp khác nhau.
- Tuy nhiên, bù lại bạn phải tốn thêm chỗ cho IC, làm tăng diện tích boar (linh kiện dán CMS vẫn tốn chỗ), phải sử dụng thêm 2 nguồn điện áp, và phải thêm ít nhất là 1 đường tín hiệu để điều khiển chiều A<->B.
- Và một điểm lợi nữa khi cần thiết, bạn có thể cách li hoàn toàn các khối linh kiện với trạng thái HighZ ra khỏi bus I2C (nhưng lại phải tốn thêm tín hiệu điều khiển ~OE).

Có thể có còn các cách khác nữa (diod Zener để ghim điện áp…) nhưng mình … hehehe nhường cho các bạn. Mình chỉ khoái làm việc với các IC chuyên dụng sẵn thôi.