I2c или spi что лучше

SPI vs. I2C vs. UART: Differences Between These Communication Interfaces

In an embedded system, communication plays an important role. Peripheral expansion is a high-power-consuming and highly complex system without knowing the communication protocols. All of the embedded systems make use of serial communication interfaces to communicate with the peripherals. Among them, the most common communication protocols in microcontroller development are SPI, UART, and IC2. These protocols have the significant benefits of low data loss and high speed.

This article has compared all three protocols, including their advantages, disadvantages, and uses. Thus, after reading this article, you can choose the correct protocol per your requirement.

In this article,

What is a Serial Peripheral Interface (SPI)?

Serial Peripheral Interface (SPI) is one of the serial communication interfaces of synchronous types. In an embedded system, they are used for short-distance communication. This is the full-duplex communication protocol. It allows simultaneous data exchange, both transmission and reception. PIC, ARM, and AVR controllers are some of the controllers that use the SPI interface.

The master-slave architecture of SPI has a single master device and microcontroller, while the slaves are the peripherals like the GSM modem, sensors, GPS, etc.

SPI uses four wires, MISO, MOSI, SS, and CLK. Their wires help in the communication interfaces between the master and slave devices. The master devices both read and write the data. SPI serial bus allows multiple slaves to interface with the master device thus, SPI protocol's major benefit is the speed used where speed is crucial. Furthermore, SPI protocol's applications include SD cards, display modules, etc.

SPI supports two communication interface modes; point-to-point and standard mode. In point-to-point mode, a single controller follows the single slave, while in standards mode, a single master controller can communicate with two slave devices enabling the select chip lines.

SPI Working Principle

Two methods define the SPI working:

• The first method selects each device using the CS, which is the select chip line. Each of these devices needs the unique Chip Select line.
• The second method is daisy chaining. In this method, each device is connected to the other via the data out of one to the data in line or another.

SPI devices can connect to various unlimited devices. But the hardware selects line limits this connection. An SPI interface provides efficient, simple, point-to-point communication without addressing operations, allowing full-duplex communication.

SPI Working Protocol

• SPI has four communication ports:
  • MISO – master data input, slave data output.
  • MOSI – Master Data Output, Slave Data Input.
  • SCLK – clock signal generated by the master device,
  • NSS/CS – Slave-enabled signal, controlled by the master device or also called a select chip line.

  Pros and Cons of SPI

  Pros

  • Supports full duplex communication.
  • Simple and fast data transmission rate.
  • Offers simple software implications.
  • No, start and stop bits allow continuous data transmission with no interruptions.
  • MOSI and MISO allow simultaneous data send and receive operations.
  • The use of a master clock doesn't require precious oscillators.

  Cons

  • More use of slave devices complicates the wiring.
  • It has a single master device.
  • Limits the number of slave's devices to connect with the Master.
  • No error check mechanism.
  • Don't have an acknowledgment line of data receiving a message.

  SPI in Microcontrollers

  SPI Driver/Adapter

  It is one of the easy tools to control SPI devices. It is compatible with all operating systems. The live logic analyzer displays the SPI traffic on the screen. The operating voltage of the SPI driver is 3.3 V -5 V.

  MCP 3008

  It is a 10-bit ADC having 8 channels. Moreover, it connects to the Rasberry Pi with the help of an SPI serial connection.

  SPI Seeeduino V 4.2

  A master Arduino and a slave Arduino can communicate using SPI serial communication interfaces with Arduino. The main aim is to communicate over a short distance at a higher speed.

  What is I2C?

  Inter-integrates circuit (I2C) is the serial communication protocol. This protocol is effective for the sensors and modules but not for the PCB device communications. The bus transmits information bidirectionally between connected devices using only two wires. With them, you can connect up to 128 devices to the mainboard while maintaining a clear communication pathway between them. They are ideal for projects that require many different parts to work together (e.g., sensors, pins, expansions, and drivers). Also, I2C speed depends on the speed of data, the quality of the wires, and the amount of external noise. I2C also uses two-wire interfaces for connecting low-speed devices, live ADC converters, microcontrollers, I/O interfaces, etc.

  Working Principle of I2C

  I2C has two lines: SCL and SDA, a clock line, and a serial data line acceptance port, respectively. The clock line CL is for synchronizing the data transmission. Data bits are sent and received through SDA lines.

  The master device transmits the data and thus generates the clock signal. This clock signal opens the transferred device, and any address devices are considered slave devices.

  On the bus, master and slave devices, transmission and reception, do not always follow the same relationship. Data transfer direction depends on the time. The masters must address the slave before sending data to the slave if they want to send data to the slave. This will stop the data transfer. At the same time, the Master should address the slave if it wants to receive the data from the slave devices. Finally, the receiver terminates the receiving process by receiving the data sent by the slave.

  Additionally, the host generates the timing clock and completes data transfers. Power supply connections must also be made through pull-up resistors. Both lines operate at high power levels when the bus is idle.

  

  I2C Working Protocol

  Data Transmission Method

  The master devices send the signal to each of the slaves connected. This is carried out by switching SDA and SCL lines from a high to a low voltage level.

  The master device is responsible for sending 7 or 10 bits of the address, including the read/write bit, to the slave for communicating.

  The slave compares the address, and if it matches, the ACK acknowledgment bit returns. This would switch the SDA line low for one bit, else there is no change in the SDA line, leaving it high.

  The master also transceives the data frame, and receiving device acknowledges the successful transmission by sending an ACK bit. The master device sends a stop signal to stop the data transmission, where the SCL switch is high before the SDA switch to high.

  Clock Synchronisation

  Data transmission requires clock signals from every master on the SCL line. Data in I2C transmissions remain valid only during the high period of the clock.

  Mode of Transmission

  Quick mode and high-speed mode are the two data transmission modes.

  Quick Mode

  Devices and transceive data rate at 400 kbit/s. They must sync with this transmission to slow it down and extend the SCL signal's low period.

  High-speed Mode

  In this mode, information is transmitted by 3.4 Mbps. It has backward compatibility with the standard mode. This mode transmits the data ta higher data compared to previous modes.

  Pros and Cons of I2C

  Pros

  • It supports various master devices.
  • It offers multi-slave and multi-master communication.
  • This protocol is flexible and adaptable too.

  Cons

  • I2C is a bit slower protocol because of the need for pull-up resistors.
  • It takes up more space.
  • The architecture is more complex with the increasing number of devices.
  • This protocol is half-duplex, which is quite problematic and requires different devices for complete communication.

  I2C in Microcontroller

  Raspberry Pi's 4 channel 16 bit ADC

  It is the Seeed product that is compatible with the Rasberry Pi. This 16-bit ADC is used when a more precise ADC is required in the circuit.

  I2C Driver/Adapter

  It is an open-source tool that is easy to use. Usually, it is used for controlling I2C devices. It is compatible with all OS. It offers a built-in color screen that provides the live dashboard of I2C activity. Thus, when an I2C drive connects to the I2C bus, it displays the traffic on the screen. Besides, it can help to debug the I2C issues and troubleshoot them.

  I2C Arduino

  I2C Communication interfaces between two Arduino boards are also possible. It is used for short-distance communication interfaces and uses the synchronized clock pulse. This I2C Arduino is used while communicating with the other sensors and devices that need to send the information to the Master.

  PCF 8574

  It provides the general purpose remote I/O expansion through two bidirectional I2C buses.

  What is UART?

  Universal Asynchronous Reception and Transmission (UART) is the serial communication interface that provides the communication interface of the host with that of the auxiliary device. This protocol enables full-duplex serial communication. UARTs are chips designed for asynchronous communication.

  Using start and stop bits, it transmits data bits in order from the smallest to the largest. Driver circuits control the electric signaling levels external to the UART.

  Thus, this UART protocol supports bi-directional, serial, and asynchronous data transmission. Through data lines 0 and 1, connected to digital pins 0 and 1, this interface consists of two data lines, transmit and receive.

  UART can easily handle the synchronization management problem between serial devices and computers. The UART transmits data asynchronously, which means the sending UART doesn't synchronize its output with the receiving UART. UARTs send data packets without a clock signal by adding start and stop bits. So that the receiving UART knows when to start reading the bits, these bits define the beginning and end of the data packet.

  Working Principle of UART

  

  UART works in three various ways;

  • Simplex: In a simplex system, data is transmitted in only one direction.
  • Half-duplex: In a half-duplex system, data is transmitted in both directions but not simultaneously.
  • Full-duplex: In a full-duplex system, data is simultaneously transmitted in both directions.

  After the successful connection, data is transmitted from the TX pin of the transmitting UART to the RX pin of the receiving pin of UART. UART transmits serial data from the master device to the receiving UART by converting it from parallel. UART has no clock signal thus, UART transmits start and stops bits to represent the beginning and end of a message.

  The functioning of the UART is possible only if the baud rate or the speed of data transmission of two UARTs syncs with each other. Further, the baud rate difference of more than 10 % is unacceptable as it makes the data useless. UART transmits data in the form of packets. Each of these data packets has 1 start bit, depending on the UART second, the 5 to 9 data bits, the parity bit for informing the receiver if the data is changed or not, and finally, the stop bits (1 or 2).

  In summary, the UART data transmission includes

  • Initially, transmitting UART gets the data from the data bus in parallel form.
  • After receiving data by transmitting UART, it configures the bit by adding star, parity, and stop bits in the data frame.

  

  • Then, UART transmits this entire data packet into receiving UART and UARTs sample data at the predetermined baud rate.

  

  • UARTs receiving data frames discard the start, parity, and stop bits.
  • Finally, UARTs on the receiving end convert serial data into parallel and transmit it to a data bus which completes the data transmission in UART.

  

  UART Working Protocol

  Data Transmission and Receiving

  • Initially, UARTs need data buses, such as CPUs, to receive data for transmission.
  • UART then adds three bits called start, parity, and stop bits.
  • Next, it adds the three bits, namely, the start bit, parity bit, and stop bit. The TX pin will transmit the three data packets to the receiving UART.
  • Finally, when the transmitting UART exhausts its data, data transmission stops.

  Interrupt Control

  It aims to send the buffer content automatically. It is used in events like

  • Parity Error
  • Frame Error
  • FIFO Overflow Error
  • Receiving Timeout
  • Transmitting and Receiving

  FIFO Operation

  UART module contains two of the 16-byte FIFOs for data transmission and receiving. The UART receives 4 data when the FIFO triggers an interrupt at 1/4.

  In transmitting FIFO, the data transmission process starts immediately after entering data. While this process executes, all the data continues to enter this FIFO until its full. After then, this transmitting FIFO sends data until it's empty. An extra slot adds after data is clear in the transmitting FIFO.

  In receiving FIFO, hardware stores the data, which is an automatic process. Thus there should be enough space so that there is no problem with storage in receiving FIFO.

  There is no chance of data loss in this FIFO as any issue is cross-checked in sending and receiving the files.

  Loopback

  A UART has an internal loopback function that sends data from TX to RX, which can be used for diagnostics or debugging.

  Serial Infrared Protocol

  • There is an encoder and decoder module for IrDA Serial Infrared (SIR) on UART. SIR modules translate asynchronous UART data to semi-duplex serial interfaces for IrDA.
  • This device provides the digitally encoded output and decoded input to a UART. IrDA SIR physically connects the UART to an infrared transceiver.

  Pros and Cons of UART

  Pros

  • It only uses two lines or wires helping to clean circuitry
  • It doesn't require a clock signal.
  • It has a parity bit for error checking.
  • It is an easy and widely used method of communication.

  Cons

  • It has a limited data size of 9 bits only.
  • It doesn't support multiple Master and slave devices.
  • The baud rate or the data transmission speed should be below 10 % or each other.
  • The data transmission rate is lower compared to the remaining protocols.

  Example of UART in Microcontroller

  USB to UART 5V

  Designed to simplify USB-to-serial communication, these USB-to-serial UART interfaces provide a USB-to-serial connection. Using a USB host controller efficiently reduces the number of external components while using the minimum amount of USB bandwidth. Based on the CH340 USB bus converter can convert USB files into serial files. It can be used for USB to UART 5 V converters.

  USB CP2102 Serial Converter

  RS-232 designs can easily be updated to USB using this highly-integrated USB to UART bridge controller. USB connectivity is provided to UART-equipped devices. Arduino/Seeeduino boards can be upgraded by computer with this USB CP2102 Serial Converter.

  UART Seeduino V4.2

  The Arduino boars contain at least one serial port that usually communicates the digital pins Tx and Rx through USB. It is compatible to work with Arduino board. This board can be programmed through a MicroUSB cable.

  Base Shield V2

  There is no doubt that Arduino Uno is the most popular Arduino board. However, it can be a bit frustrating once you need to connect many sensors and LEDs to the board, and your jumper wires are tangled. This product eliminates the need for breadboards and jumpers. Adding all the grove modules to the Arduino Uno is convenient since the baseboard has grove connectors.

  Difference between SPI, I2C, and UART

  Speed

  SPI protocol is faster among all three communication interfaces, whereas UART is the slowest.

  Number of Devices

  SPI can take an unlimited number of devices as long as hardware complexity is not a problem. At the same time, I2C can take 127 devices, but UART support just 2 devices.

  Number of Wires

  For connecting Master and slave devices, SPI has 4 wires, I2C has 2 wires, and the UART has only one.

  Complexity

  UART beats both SPI and I2C in terms of complexity. It is simple compared to the remaining two protocols, whose complexity increases with the number of devices.

  Communication Types

  UART is one of the asynchronous communication interface types with no clock signal, whereas I2C and SPI are synchronous protocols.

  Features	UART	SPI	I2C
  Full Form	Universal Asynchronous Receiver/Transmitter	Serial Peripheral Interface	Inter-Integrated Circuit
  Pin Designations	TxD: Transmit Data RxD: Receive Data	SCLK: Serial Clock MOSI: Master Output, Slave Input MISO: Master Input, Slave Output SS: Slave Select	SDA: Serial Data SCL: Serial Clock
  Data rate	The maximum data rate supported is about 230 Kbps to 460 Kbps.	Usually supports about 10 Mbps to 20 Mbps	I2C supports 100 kbps, 400 kbps, and 3.4 Mbps. Some variants also support 10 Kbps and 1 Mbps.
  Type of communication interfaces	Asynchronous	Synchronous	Synchronous
  Distance	Lower about 50 feet	highest	Higher
  Master Device	One	One	One or more than One
  Clock	No use of Common Clock signal. Both devices will use their independent clocks.	There is one common serial clock signal between master and slave devices.	There is a common clock signal between multiple masters and multiple slaves.
  Hardware complexity	lesser	less	more
  Protocol	For 8 bits of data, one start bit and one stop bit are used.	Each manufacturer has got their own specific protocols to communicate with peripherals. Hence, a datasheet is a must-to-know read/write the protocol for SPI communication to be established.	It uses start and stops bits. It uses an ACK bit for every 8 bits of data which indicates whether data has been received or not.
  Software addressing	There is no need for addressing since this is a one-to-one connection between two devices.	Any slave connected with the master is addressed by a slave select line. A master device will have 'n' slave select lines for 'n' slaves.	Any slave connected with the master is addressed by a slave select line. A master device will have 'n' slave select lines for 'n' slaves.

  Best Communication Interfaces among SPI, I2C, and UART

  All three communication peripherals have their specific upsides and downsides. The selection of the best protocol for your project depends on your requirements. If you are concerned about the speed, you may go for the SPI, while if you want the simple circuitry with one drive, you may go for the UART communication protocol.

  While if you want to connect numerous devices with no complex array, you can go for the I2C.

  Conclusion

  Thus, this article presents communication protocols. Each protocol has its advantages and disadvantages with unique features. Thus, you need to remember that the devices, sensors, or modules should support the communication protocols.

  NextPCB can help you with all PCB-related services. You don't need to worry about your devices' communication protocols. We ensure that you receive PCB with proper communication interfaces per your requirements. Contact us for any questions or request a quote to get started.

  UART vs I2C vs SPI – Communication Protocols and Uses

  When we’re talking communication protocols, a UART, SPI and I2C are the common hardware interfaces people use in microcontroller development.

  This article will compare the various interfaces: UART, SPI and I2C and their differences. We will be comparing them with various factors through their protocols, advantages and disadvantages of each interface, etc and we will be providing some examples of how these interfaces are being used in microcontrollers.

  

  https://amdy.su/wp-admin/options-general.php?page=ad-inserter.php#tab-8

  UART Interface

  What is UART?

  • Stands for Universal Asynchronous Reception and Transmission (UART)
  • A simple serial communication protocol that allows the host communicates with the auxiliary device.
  • UART supports bi-directional, asynchronous and serial data transmission.
  • It has two data lines, one to transmit (TX) and another to receive (RX), which are used to communicate through digital pin 0, digital pin 1.
  • TX and RX are connected between two devices. (eg. USB and computer)
  • UART can also handle synchronization management issues between computers and external serial devices.

  How does it work?

  • It can operate between devices in 3 ways:
    • Simplex = data transmission in one direction
    • Half-duplex = data transmission in either direction but not simultaneously
    • Full-duplex = data transmission in both directions simultaneously

    Ref: Basics of UART communication.

    • As UART has no clocks, UART adds start and stop bits that are being transferred to represent the start and end of a message.
    • This helps the receiving UART know when to start and stop reading bits. When the receiving UART detects a start bit, it will read the bits at the defined BAUD rate.
    • UART data transmission speed is referred to as BAUD Rate and is set to 115,200 by default (BAUD rate is based on symbol transmission rate, but is similar to bit rate).
    • Both UARTs must operate at about the same baud rate. If the difference of BAUD rate is more than 10%, the timing of bits may be off and render the data unusable. The user must ensure UARTs are configured to transmit and receive from the same data packet.

    UART Working Protocol

    • A UART that is transmitting data will first receive data from a data bus that is sent by another component (eg. CPU).
    • After getting the data from the data bus, it will add a start bit, a parity bit, and a stop bit to create the data packet.
    • The data packet is then transmitted at the TX pin where the receiving UART will read the data packet at its RX pin. Data is sent until there is no data left in the transmitting UART.

    Data Transmission and Receiving

    • Once data is being transmitted by the transmit FIFO, the FIFO ‘BUSY’ flag will be asserted and active during the process.
      • FIFO = First in, First out. It’s a UART buffer that that forces each byte to be passed in sequence to the receiving UART.

      Interrupt Control

      • The goal of interrupts is to send the content of a buffer automatically.
      • User can use interrupts in the event of:
        • FIFO Overflow Error
        • Line-break error (RX signal remains 0 including the check and the stop bit.)
        • Parity error
        • Frame error (Stop bit not 1)
        • Receiving timeout (receiving FIFO has data but not full and subsequent data does not transmit)
        • Transmitting
        • Receiving

        FIFO Operation

        • UART module of the Stellaris family of ARM CPUs contain two 16-byte FIFOs: one for transmission and one for the reception.
        • They can be configured to trigger interrupts at various depths. For example, 1/8, 1/4, 1/2, 3/4, and 7/8 depth.
        • If the receiving FIFO triggers an interrupt at 1/4, a receive interrupt is triggered when the UART receives 4 data.

        Working process of transmitting FIFO:

        1. The process is initiated as soon as data is entered. The transmission is time-consuming, thus, other data that needs to be sent can continue to enter the transmitting FIFO.
        2. When the transmitting FIFO is full, the user will have to wait, or you will lose your data.
        3. The transmitting FIFO will send the data bit by bit until the transmitting FIFO is completely empty. After transmitted data is clear, an extra slot will be added in the transmitting FIFO.

        Working process of receiving FIFO:

        1. When the hardware receives the data, it will be stored into the receiving FIFO. The program will retrieve and erase the data automatically from the receiving FIFO, so there will be space in the receiving FIFO. If the data in the receiving FIFO is not erased and the receiving FIFO is full, the data will be lost.
        2. The transceiver FIFO is to solve the issue regarding the CPU being inefficient and the UART transceiver being interrupted too frequently. Using UART communication, the interrupt mode is simpler and more efficient than the polling method. With no transceiver FIFO, each data will be interrupted once and become inefficient. With a transceiver FIFO, it can generate an interrupt and constantly transmit and receive data (up to 14), which improves the transmission and reception efficiency.
        3. Data loss would not occur as a result of the FIFO as it has already foreseen any problems in the process of sending and receiving. As long as the UART is initialized, the interrupt routine will do everything automatically.

        Loopback

        • UART has an internal loopback function for diagnostics or debugging where data is sent from TX will be received by the RX input.

        Serial Infrared Protocol

        • UART has an IrDA Serial Infrared (SIR) encoder/decoder module. The IrDA SIR module translates between an asynchronous UART data stream and a half-duplex serial SIR interface.
        • It is used to provide a digital coded output and a decoded input to the UART. The UART signal pin can be connected to an infrared transceiver for the IrDA SIR physical layer connection.

        Advantages of Using UART

        • Simple to operate, well documented as it is a widely used method with a lot of resources online
        • No clock needed
        • Parity bit to allow for error checking

        Disadvantages of Using UART

        • Size of the data frame is limited to only 9 bits
        • Cannot use multiple master systems and slaves
        • Baud rates of each UART must be within 10% of each other to prevent data loss.
        • Low data transmission speeds

        We have a blog that can let you know about UART in more detail. Here’s the link for you to take a look at: UART Communication Protocol and How It Works

        Examples of UART in Microcontrollers:

        USB CP2102 Serial Converter

        

        • Highly-integrated USB to UART bridge controller providing a simple solution for updating RS-232 designs to USB using minimum components and PCB space. It provides USB connectivity to devices with a UART interface.
          • It uses a standard USB type A male and TTL 6pin connector

          FT232r USB UART / USB to UART 5V

          

          • Seeed offers a similar product: USB to UART 5V
          • This is a USB to serial UART interface which simplifies USB to serial designs.
          • Reduces external component count while operating efficiently with a USB host controller using as little as possible of the total USB bandwidth available.
          • For the USB to UART 5V, it is based on CH340 which is a USB bus convert chip and it can realize USB convert to a serial interface.
            • This USB will convert to IrDA infrared or USB convert to printer interface and can also be used for uploading code or communicating with MCUs.

            UART Seeeduino V4.2

            

            • All Arduino boards have at least one serial port (UART) which communicates on digital pins 0 (RX) and 1 (TX) as well with the computer via USB.
            • This is an Arduino-compatible board, which is based on ATmga328P MCU. With an ATMEGA16U2 as a UART-to-USB converter, the board can basically work like an FTDI chip and it can be programmed via a micro-USB cable.

            Base Shield V2

            

            • Arduino Uno is the most popular Arduino board so far, however, it is sometimes frustrating when your project requires a lot of sensors or LEDs and your jumper wires are in a mess.
            • The purpose of this product is to help you get rid of the breadboard and jump wires. With the rich grove connectors on the baseboard, you can add all the grove modules to the Arduino Uno very conveniently!
            • These devices can be connected via UART and I2C (the next communication peripheral which I am going to touch on!)

            I2C Interface

            What is I2C?

            • Stands for Inter-integrated-circuit(I2C)
            • It is a serial communications protocol similarly to UART. However, it is not used for PC-device communication but instead with modules and sensors.
            • It is a simple, bidirectional two-wire synchronous serial bus and requires only two wires to transmit information between devices connected to the bus.
            • They are useful for projects that require many different parts (eg. sensors, pin, expansions and drivers) working together as they can connect up to 128 devices to the mainboard while maintaining a clear communication pathway!
            • This is because I2C uses an address system and a shared bus = many different devices can be connected using the same wires and all data are transmitted on a single wire and have a low pin count. However, the tradeoff for this simplified wiring is that it is slower than SPI.
            • Speed of I2C is also dependent by data speed, wire quality and external noise
            • The I2C protocol is also used as a two-wire interface to connect low-speed devices like microcontrollers, EEPROMs, A/D and D/A converters, I/O interfaces and other similar peripherals in embedded systems.

            How does it work?

            • It has 2 Lines which are SCL (serial clock line) and SDA (serial data line acceptance port)
            • CL is the clock line for synchronizing transmission. SDA is the data line through which bits of data are sent or received.
            • The master device initiates the bus transfer of data and generates a clock to open the transferred device and any addressed device is considered a slave device.
            • The relationship between master and slave devices, transmitting and receiving on the bus is not constant. It depends on the direction of data transfer at the time.
            • If the master wants to send data to the slave, the master must first address the slave before sending any data.
            • The master will then terminate the data transfer. If the master wants to receive data from the slave, the master must again address the slave first.
            • The host then receives the data sent by the slave and finally, the receiver terminates the receiving process. The host is also responsible for generating the timing clock and terminating the data transfer.
            • It is also necessary to connect the power supply through a pull-up resistor. When the bus is idle, both lines operate on a high power level.
            • The capacitance in the line will affect the bus transmission speed. As the current power on the bus is small, when the capacitance is too large, it may cause transmission errors. Thus, its load capacity must be 400pF, so the allowable length of the bus and the number of connected devices can be estimated.

            I2C Working Protocol

            Data Transmission Method

            • The master sends the transmitting signal to every connected slave by switching the SDA line from a high voltage level to a low voltage level and SCL line from high to low after switching the SDA line.
            • The master sends each slave the 7 or 10-bit address of the slave and a read/write bit to the slave it wants to communicate with.
            • The slave will then compare the address with its own. If the address matches, the slave returns an ACK bit which switches the SDA line low for one bit. If the address does not match its address, the slave leaves the SDA line high
            • The master will then send or receive the data frame. After each data frame has been transferred, the receiving device returns another ACK bit to the sender to acknowledge successful transmission.
            • To stop the data transmission, the master sends a stop signal to the slave by switching SCL high before switching SDA high

            Clock Synchronisation

            • All masters generate their own clocks on the SCL line to transmit messages on the I2C bus.
            • Data is only valid during the high period of the clock.
            • Clock synchronization is performed by connecting the I2C interface to the SCL line where the switch goes from high to low. Once the device’s clock goes low, it keeps the SCL line in this state until it reaches the high level of the clock.
            • If another clock is still in a low period, the low-to-high switch does not change the state of the SCL line. The SCL line is always held low by the device with the longest low period. At this time, the device with a short and low period will enter a high and waiting state.
            • When all relevant devices have completed their low period, the clock line goes high.
            • After that, there is no difference in the state of the device clock and the SCL line, and all devices begin to count their high period. The device that first completes the high period will pull the SCL line low again.
            • The low period of the synchronous SCL clock is determined by the device with the longest low clock period, while the high period is determined by the device with the shortest high clock period.

            Transmission Modes

            Quick Mode:

            • Fast mode devices can receive and transmit at 400kbit/s. They have to be able to synchronize with a 400kbit/s transmission and extend the low period of the SCL signal to slow down the transmission.
            • Fast mode devices are backwards compatible and can communicate with standard mode devices from 0 to 100 kbit/s I2C bus systems. However, as standard mode devices are not upward compatible, they cannot operate in a fast I2C bus system. The fast mode I2C bus specification has the following characteristics compared to the standard mode:
              • The maximum bit rate is increased to 400 kbit/s;
              • Adjusted the timing of the serial data (SDA) and serial clock (SCL) signals.
              • Has the function of suppressing glitch and the SDA and SCL inputs have Schmitt triggers.
              • The output buffer has a slope control function for the falling edges of the SDA and SCL signals
              • Once the power supply of the fast mode device is turned off, the I/O pins of SDA and SCL must be left idle and cannot block the bus.
              • The external pull-up device connected to the bus must be tuned to accommodate the shortest maximum allowable rise time of the fast mode I2C bus. For buses with a maximum load of 200pF, the pull-up device of each bus can be a resistor. For a bus with a load between 200pF and 400pF, the pull-up device can be a current source (maximum 3mA) or a switched resistor circuit.

              High-Speed Mode:

              • Hs mode devices can transmit information at bit rates up to 3.4 Mbit/s and remain fully backwards compatible with fast mode or standard mode (F/S mode) devices that can communicate bi-directionally in a speed mixed bus system.
              • The Hs mode transmission has the same serial bus principle and data format as the F/S mode system except for arbitration and clock synchronization which is not performed.
              • The I2C bus specification in high-speed mode is as follows:
                • In high speed (Hs) mode, the master device has an open-drain output buffer for the high-speed (SDAH) signal and an open-drain pull-down and current source pull-up circuit at the high-speed serial clock (SCLH) output. This shortens the rise time of the SCLH signal and at any time, only one host current source is active;
                • In the Hs mode of a multi-master system, arbitration and clock synchronization are not performed in order to speed up the bit processing capability. The arbitration process normally ends after the host code is transmitted in the F/S mode.
                • The Hs mode master device generates a high and low serial clock signal with a ratio of 1:2 which removes the timing requirements for setup and hold time.
                • The Hs mode device can have a built-in bridge. During Hs mode transmission, the SDAH and SCLH lines of the Hs mode device are separated from the SDA and SCL lines which reduces the capacitive loading of the SDAH and SCLH lines and make rise and fall faster.
                • The difference between Hs mode slave devices and F/S slave devices is the speed at which they operate.
                • The Hs mode device can suppress glitches, and the SDAH and SCLH outputs also have a Schmitt trigger;
                • The output buffer of the Hs mode device has a slope control function for the falling edges of the SDAH and SCLH signals.

                Advantages of using I2C

                • Has a low pin/signal count even with numerous devices on the bus
                • Flexible, as it supports multi-master and multi slave communication.
                • Simple as it only uses 2 bidirectional wires to establish communication among multiple devices.
                • Adaptable as it can adapt to the needs of various slave devices.
                • Support multiple masters.

                Disadvantages of using I2C

                • Slower speed as it requires pull-up resistors rather than push-pull resistors used by SPI. It also has an open-drain design = limited speed.
                • Requires more space as the resistors consume valuable PCB real estate.
                • May become complex as the number of devices increases.

                Here’s the blog for your to take a look more at the I2C communication protocol, and some products that can use the I2C communication protocol.

                Examples of I2C in Microcontrollers

                Grove – I2C Hub (6 Port)

                

                • I2C is a very popular communication protocol. In the Grove system, I2C is used by 80+ sensors for communication, 19 of which are related to environmental monitoring.
                • Today more and more MCUs uses 3.3V communication levels, but the traditional ArduinoUno still uses 5V, which leads to many modules, especially sensor modules, needing to be levelled when using them.
                • We actually worked on this area, and now most of the Grove sensor modules have a level shifting function, and users do not need to consider the use of 3.3V or 5V MCU when using it. This is in line with Grove’s motto; plugin, and use it, it’s that simple. For a more detailed sensor review compatibility, you can view our Grove Selection Guide.

                4-Channel 16-Bit ADC for Raspberry Pi (ADS1115)
                

                

                • This product by Seeed is fully compatible with Raspberry Pi.
                • It is used for a Raspberry Pi without an analog-to-digital converter, or when you need a more accurate ADC.
                • We provide 4-channel 16-bit ADC for Raspberry Pi (ADS1115) over I2C, a 4-channel ADC based on Texas Instrument ADS1115, which is a high-precision, low-power, 16-bit ADC chip.

                I2C Arduino

                • I2C communication can also be used between two Arduino boards
                • Used only for short-distance communication and uses a synchronised clock pulse.
                • Mainly used to communicate with sensors or other devices which have to send information to a master.

                I2C Driver/Adapter-Easily Driver I2C Devices

                • I²C Driver is an easy-to-use, open-source tool for controlling I²C devices. It works with Windows, Mac, and Linux, and has a built-in colour screen that shows a live “dashboard” of all the I²C activity.
                • With the built-in display shows a heatmap of all active network nodes, you are able to observe from an I²C network with multiple devices which ones are the most active.
                • When an I²C Driver is connected to an existing I²C bus, it “snoops” the traffic and displays it on the screen.
                • This provides an excellent tool for debugging I²C issues because you can listen in on the conversation as it happens.

                MCP 23017

                Ref: Electronicwings, MCP23017 16-bit GPIO Expander.

                • 16-bit, general-purpose parallel I/O expansion for the I2C bus. Similar to MCP23S17 except for serial interface (I2C vs SPI).
                • Port expander that gives the user virtually identical ports compared to standard microcontrollers.

                PCF 8574

                Ref: PCF8574 Serial Interface Module Board LCD Converter.

                • Provides general-purpose remote I/O expansion via the two-wire bidirectional I2C-bus (serial clock (SCL), Serial Data (SDA)).
                • Seeed will be using this in our future products, do keep a lookout!

                Grove Base Hat for Raspberry Pi

                

                • What is Grove?
                  • It is a modular, standardized connector prototyping system. Grove takes a building block approach to assemble electronics. which makes it easier to connect, experiment and build and simplifies the learning system.

                  SPI Interface

                  What is SPI?

                  • Stands for Serial Peripheral Interface (SPI)
                  • It is similar to I2C and it is a different form of serial-communications protocol specially designed for microcontrollers to connect.
                  • Operates at full-duplex where data can be sent and received simultaneously.
                  • Operate at faster data transmission rates = 8Mbits or more
                  • It is typically faster than I2C due to the simple protocol. Even if data/clock lines are shared between devices, each device will require a unique address wire.
                  • Used in places where speed is important. (eg. SD cards, display modules or when info updates and changes quickly like thermometers)

                  How does it work?

                  • Communicate with 2 ways:
                    1. Selecting each device with a Chip Select line. A separate Chip Select line is required for each device. This is the most common way RPi’s currently use SPI.
                    2. Daisy chaining where each device is connected to the other through its data out to the data in line of the next.
                  • There is no limit to the number of SPI device that can be connected. However, there are practical limits due to the number of hardware select lines available on the main device with the chip select method or the complexity of passing data through devices in the daisy-chaining method.
                  • In point-to-point communication, the SPI interface does not require addressing operations and is full-duplex communication, which is simple and efficient.

                  SPI Working Protocol

                  • The SPI communicates via 4 ports which are:
                    • MOSI – Master Data Output, Slave Data Input
                    • MISO – master data input, slave data output
                    • SCLK – clock signal, generated by the master device, up to fPCLK/2, slave mode frequency up to fCPU/2
                    • NSS – Slave enabled signal, controlled by the master device, some ICs will be labelled as CS (Chip select)

                    Advantages of using SPI

                    • The protocol is simple as there is no complicated slave addressing system like I2C.
                    • It is the fastest protocol compared to UART and I2C.
                    • No start and stop bits unlike UART which means data can be transmitted continuously without interruption
                    • Separate MISO and MOSI lines which means data can be transmitted and received at the same time

                    Disadvantages of using SPI

                    • More Pin ports are occupied, the practical limit to a number of devices.
                    • There is no flow control specified, and no acknowledgement mechanism confirms whether data is received unlike I2C
                    • Uses four lines – MOSI, MISO, NCLK, NSS
                    • No form of error check unlike in UART (using parity bit)
                    • Only 1 master

                    Of course, the blog on the communication protocol of SPI cannot be missed, because there are blogs dedicated to I2C and UART. You can learn about this blog through SPI – Introduction to Serial Peripheral Interface

                    Examples of SPI in Microcontrollers:

                    SPI Seeeduino V4.2

                    

                    • SPI serial communication can be used with Arduino for communication between two Arduinos where one Arduino will act as master and another one will act as a slave.
                    • Used to communicate over short distances at high speed.
                    • This is the same product: Arduino v4.2 from the above UART example

                    MCP 3008 / Grove I2C ADC

                    

                    • Seeed does offer a similar product which has the same functions: Grove I2C ADC but its communication peripheral is I2C.
                    • It is 10 bit 8-channel analogue-to-digital converter (ADC).
                    • For the MCP 3008, it connects to the Raspberry Pi using an SPI serial connection. Done by using the hardware SPI bus or any four GPIO pins and software SPI to connect to the MCP 3008.

                    Serial CAN-BUS Module based on MCP2551 and MCP2515

                    

                    • This Seeed product: Serial CAN Bus module provides your Arduino with CAN bus capabilities and allows you to hack your vehicle. It lets you read and write messages to the CAN bus.
                    • CAN bus is a messaging protocol system that lets various microcontrollers and sensors within a vehicle to talk to each other. CAN provides long-distance, medium communication speed, and high reliability.
                    • This Serial CAN Bus module can also be connected to your Arduino through the on-board Grove connector.
                    • Interfaces with microcontrollers via SPI.

                    ENC28J60 OVERLAYS HAT for Raspberry pi

                    

                    • The Pi zero ENC28J60 is a simple Network Adapter module for Pi zero that is very easy to assemble and configure.
                    • It allows your Raspberry Pi zero to access the network smoothly, and it is easy to do system updates and software installation operations.
                    • Microchip’s ENC28J60 is a 28-pin, 10BASE-T stand-alone Ethernet controller with an SPI interface.
                    • The SPI interface serves as a communication channel between the host controller and the ENC28J60.

                    SPI Driver/Adapter-Easily Driver SPI Devices

                    • This is a similar product as the I2C Driver/Adapter-Easily Driver I2C Device but for SPI instead. It is an easy-to-use tool for controlling SPI devices. It works with Windows, Mac, and Linux, and has a built-in colour screen that shows a live logic-analyzer display of all SPI traffic.
                    • Similarly, it uses a standard FTDI USB serial chip to talk to the PC, so no special drivers need to be installed. The board includes 3.3 and 5 V supplies with voltage and current monitoring.
                    • SPI flash is very common, and by using a test clip, SPIDriver makes it convenient to read and write SPI flash in-circuit. A short script is all it takes to read or write an Atmel’s flash and SPI LED strips are also easy to hook up to the SPI Driver, You can also be able to control them directly which makes them much more fun!
                    • Using SPI in this secnario is fast enough to smoothly animate long strips and achieve POV effects. Short strips can also be powered directly by the SPIDriver’s beefy 470 mA built-in supply.

                    So, which of these communication peripherals is the “best”? UART, SPI or I2C?

                    Unfortunately, there is no “best” communication peripheral. Each communication peripheral has its own advantages and disadvantages.

                    Thus, a user should pick a communication peripheral that suits your project the best. For example, you want the fastest communication peripheral, SPI would be the ideal pick. On another hand, if a user wants to connect many devices without it being too complex, I2C will be the ideal pick as it can connect up to 127 devices and it is simple to manage.

                    Summary

                    In summary, I have compiled all the various advantages/disadvantages and functions of the various communication protocols and compared them so you can easily pick which is the best for your project. Do keep in mind that the device, accessory, module or sensor you are using must support the communication protocol as well.

                    Выбор между I2C и SPI для вашего проекта

                    Выбор между I2C и SPI, двумя основными вариантами последовательной связи, влияет на дизайн проекта, особенно если используется неоптимальный протокол связи. И SPI, и I2C имеют свои преимущества и ограничения в качестве протоколов связи, что делает их подходящими для конкретных приложений.

                    Последовательный к периферийному интерфейсу — это четырехпроводный интерфейс последовательной связи с очень низким энергопотреблением, предназначенный для обмена данными между контроллерами ИС и периферийными устройствами. Шина SPI представляет собой полнодуплексную шину, которая позволяет передавать данные на ведущее устройство и обратно одновременно со скоростью до 10 Мбит / с. Высокоскоростная работа SPI, как правило, ограничивает его использование для связи между компонентами на отдельных печатных платах из-за увеличения емкости, которое связь на больших расстояниях добавляет к сигнальным линиям. Емкость печатной платы также может ограничивать длину линий связи SPI.

                    Хотя SPI является установленным протоколом, он не является официальным стандартом. SPI предлагает несколько вариантов и настроек, которые приводят к проблемам совместимости. Реализации SPI должны всегда проверяться между ведущими контроллерами и подчиненными периферийными устройствами, чтобы гарантировать, что комбинация не будет иметь каких-либо неожиданных проблем со связью, которые повлияют на разработку продукта.

                    I2C — это официальный стандартный протокол последовательной связи, для которого требуются только две сигнальные линии, предназначенные для связи между микросхемами на печатной плате. Первоначально I2C был разработан для связи со скоростью 100 кбит / с, но с годами были разработаны более быстрые режимы передачи данных для достижения скоростей до 3,4 Мбит / с. Протокол I2C был установлен в качестве официального стандарта, который обеспечивает хорошую совместимость между реализациями I2C и хорошую обратную совместимость.

                    Выбор между I2C и SPI

                    Выбор между двумя основными протоколами последовательной связи между I2C и SPI требует хорошего понимания преимуществ и ограничений I2C, SPI и вашего приложения. Каждый коммуникационный протокол будет иметь свои преимущества, которые будут отличаться применительно к вашему приложению. Ключевые различия между I2C и SPI:

                    • Для I2C требуется только два провода, а для SPI — три или четыре.
                    • SPI поддерживает более высокую скорость полнодуплексной связи, в то время как I2C медленнее.
                    • I2C потребляет больше энергии, чем SPI.
                    • I2C поддерживает несколько устройств на одной шине без дополнительных линий сигнала выбора посредством адресации устройства связи, в то время как SPI требует дополнительных линий сигнала для управления несколькими устройствами на одной шине.
                    • I2C гарантирует, что отправленные данные получены подчиненным устройством, в то время как SPI не проверяет, что данные получены правильно.
                    • I2C может быть заблокирован одним устройством, которое не может освободить коммуникационную шину.
                    • SPI не может передавать с печатной платы, в то время как I2C может, хотя и при низких скоростях передачи данных.
                    • I2C дешевле в реализации, чем протокол связи SPI.
                    • SPI поддерживает только одно ведущее устройство на шине, в то время как I2C поддерживает несколько ведущих устройств.
                    • I2C менее подвержен шуму, чем SPI.
                    • SPI может перемещаться только на короткие расстояния и редко за пределы PCB, в то время как I2C может передавать данные на гораздо большие расстояния, хотя и при низких скоростях передачи данных.
                    • Отсутствие формального стандарта привело к нескольким вариантам протокола SPI, изменений, которых в значительной степени удалось избежать с помощью протокола I2C.

                    В целом, SPI лучше подходит для приложений с высокой скоростью и низким энергопотреблением, а I2C лучше подходит для связи с большим количеством периферийных устройств и динамического изменения роли главного устройства среди периферийных устройств на шине I2C. И SPI, и I2C являются надежными и стабильными протоколами связи для встраиваемых приложений, которые хорошо подходят для встраиваемых систем.

                    Как: выбор между i2c и spi для вашего проекта — 2021

                    Для облегчения обмена данными с устройствами по шине I2C для Arduino написана стандартная библиотека Wire. Она имеет следующие функции:

                    Функция	Назначение
                    begin(address)	инициализация библиотеки и подключение к шине I2C; если не указан адрес, то присоединённое устройство считается ведущим; используется 7-битная адресация;
                    requestFrom()	используется ведущим устройством для запроса определённого количества байтов от ведомого;
                    beginTransmission(address)	начало передачи данных к ведомому устройству по определённому адресу;
                    endTransmission()	прекращение передачи данных ведомому;
                    write()	запись данных от ведомого в ответ на запрос;
                    available()	возвращает количество байт информации, доступных для приёма от ведомого;
                    read()	чтение байта, переданного от ведомого ведущему или от ведущего ведомому;
                    onReceive()	указывает на функцию, которая должна быть вызвана, когда ведомое устройство получит передачу от ведущего;
                    onRequest()	указывает на функцию, которая должна быть вызвана, когда ведущее устройство получит передачу от ведомого.

                    Работа схемы

                    Схема проекта по применению интерфейса I2C в плате Arduino представлена на следующем рисунке.

                    Для демонстрации возможностей использования связи по протоколу I2C мы использовали две платы Arduino Uno с подключенными к ним ЖК дисплеями и потенциометрами. С помощью потенциометров будут определяться значения, передаваемые между платами в направлениях ведущий-ведомый и ведомый-ведущий.

                    Мы будем считывать аналоговое значение напряжения, подаваемое на контакт A0 платы Arduino с помощью потенциометра и преобразовывать его в цифровое значение в диапазоне от 0 до 1023 (с помощью АЦП на этом контакте). В дальнейшем эти значения с выхода АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) будут преобразовываться в диапазон 0-127 поскольку мы можем передавать только 7-битные данные при помощи протокола I2C. Интерфейс I2C мы будем использовать на выделенных для него в плате Arduino контактах A4 и A5.

                    Значения на ЖК дисплее, подключенном к ведомой плате Arduino, будут изменяться в зависимости от положения потенциометра на ведущей стороне и наоборот.

                    

                    Резисторы

                    Путь протекания тока в шине I2C

                    Минимальное сопротивление подтягивающего резистора определяют два требования. Во-первых, подтягивающий резистор должен ограничивать ток до уровня, который не превышает максимальный ток стока выходного транзистора. Во-вторых, резистор должен предотвращать чрезмерное потребление тока, когда сигналы SDA и SCL находятся в низком логическом состоянии. На практике потребление тока является доминирующим фактором, поскольку обычно нет необходимости использовать сопротивление, которое достаточно мало, чтобы подвергнуть выходной транзистор опасности.

                    В качестве примера предположим, что у нас есть шина с напряжением 3,3 В, и мы хотим ограничить ток до 3 мА.

                    Если предположить, что сигналы на тактовой и сигнальной линиях имеют коэффициент заполнения 50%, потребляемая мощность будет равна:

                    Подтягивающие резисторы с низкими номиналами обеспечивают более быстрые переходы и «более прямоугольный» сигнал, но также приводят к более высокой рассеиваемой мощности

                    Расчет максимального значения подтягивающих резисторов

                    Чтобы обеспечить надлежащую работу, разработчик должен убедиться в том, что выполнены временны́е требования I2C устройства

                    На приведенном выше графике показаны сегменты переходов I2C, которые соответствуют времени нарастания, времени спада, времени, проведенному в состоянии низкого логического уровня, и времени, проведенному в состоянии высокого логического уровня. Соответствующие значения для этих временных параметров обычно указаны в техническом описании устройства. График не в масштабе.

                    Подтягивающие резисторы с высокими номиналами увеличат время перехода к пороговому уровню высокого логического состояния, что может помешать правильной работе микросхемы.

                    Время нарастания до высокого логического уровня слишком велико, и напряжение не доходит порогового уровня высокого логического состояния. Следовательно, устройства на этой шине не смогут общаться.

                    Вычисление максимального значения подтягивающего резистора требует знания требований к времени нарастания. Затем используются экспоненциальные функции для моделирования кривой и нахождения времени, необходимого для достижения порогового напряжения высокого логического состояния после прохождения порогового напряжения низкого логического состояния.

                    Определение времени нарастания

                    Кривая нарастания задается показанной ниже экспоненциальной функцией. Чтобы определиться со временем нарастания, вычтите время, необходимое для достижения порога высокого логического уровня из времени, необходимого для достижения порога низкого логического уровня. Формула показывает, как значения на вертикальной оси (напряжение) зависят от значений на горизонтальной оси (время). Перед определением разницы во времени необходимо выразить из этой формулы время.

                    Из начальной формулы выражено время, необходимое для достижения порогового напряжения высокого логического состояния.

                    Из начальной формулы выражено время, необходимое для достижения порогового напряжения низкого логического состояния.

                    Выразим R_{подтяг.} и получим:

                    Это окончательная формула, используемая в расчетах для максимального сопротивления подтягивающего резистора; t_{нарастания}, V_{лог.низ.} и V_{лог.выс.} приведены в техническом описании, а C_шины оценивается на основе характеристик вашей схемы. Выбрав произвольные значения t_{нарастания} = 150 нс, V_{лог.низ.} = 0,5 В и V_{лог.выс.} = 1,2 В, и предположив, что емкость шины составляет 150 пФ, мы получим следующее:

                    I2C против UART и SPI

                    Преимущества I2C можно резюмировать следующим образом:

                    • требует малое количество выводов/сигналов даже с большим количеством устройств на шине;
                    • адаптируется к потребностям разных ведомых устройств;
                    • легко поддерживает несколько ведущих устройств;
                    • включает в себя функционал ACK/NACK для улучшения обработки ошибок.

                    А вот некоторые недостатки:

                    • увеличивает сложность программного или низкоуровневого аппаратного обеспечения;
                    • навязывает накладные расходы протокола, что снижает пропускную способность;
                    • требует подтягивающих резисторов, которые
                      • ограничивают тактовую частоту;
                      • занимают полезное место на печатной плате в системах, ограниченных по размеру;
                      • увеличивают рассеиваемую мощность.

                      С этих точек зрения видно, что I2C особенно подходит, когда у вас сложная, разнообразная или обширная сеть связанных устройств. Интерфейсы UART обычно используются для соединений «точка-точка», потому что не имеют стандартного способа адресации различных устройств и совместного использования линий связи. SPI отлично работает, когда у вас есть одно ведущее и несколько ведомых устройств, но для каждого ведомого устройства требуется отдельный сигнал выбора ведомого, что приводит к большому количеству линий связи и к трудностям разводки печатной платы, когда на шине находится много устройств. И SPI неудобен, когда вам нужно поддерживать несколько ведущих устройств.

                      Возможно, вам придется сознательно избегать I2C, если пропускная способность является приоритетом; SPI поддерживает более высокие частоты тактового сигнала и минимизирует накладные расходы. Кроме того, разработка низкоуровнего аппаратного обеспечения для SPI (или UART) намного проще, поэтому, если вы работаете с FPGA и разрабатываете свой последовательный интерфейс с нуля, I2C, вероятно, стоит выбирать последним.

                      Где искать ошибку?

                      Давайте посмотрим, как это исправить. Чаще всего ситуация с ошибкой конфликта IP адресов в сети появляется, когда роутер раздает IP автоматически — то есть при подключении к локальной сетке, каждый раз компьютер получает новый IP из заданного диапазона. Сам ошибиться роутер на 99% не может, однако бывает ситуация, когда вы вручную задали адрес на каком-то компьютере (бывает, что это нужно, например, при организации видеонаблюдения или раздачи торрентов), но забыли активировать режим ручного назначения адресов или прописать его статический IP в настройках роутера.

                      Прежде всего, надо проверить, какой диапазон адресов выделен для использования при работе DHCP сервера в настройках роутера. Если при организации сети ничего не менялось в конфигурации роутера по умолчанию, то IP роутера можно прочитать на днище устройства

                      

                      Если же его адрес, а также логин и пароль были изменены, то надо их узнать у сисадмина, войти в админку и найти раздел, отвечающий за адрес самого роутера.

                      

                      В моем примере у роутера адрес 192.168.0.1, а диапазон имеет значения от 2 до 254 — это значит, что IP наших устройств должны быть от 192.168.0.2 до 192.168.0.254 — никак не 192.168.1.2 или 192.168.0.1, так как первый не из нашей подсети, а второй — уже задан для самого маршрутизатора.

                      

                      Теперь, когда мы знаем наш диапазон, идем в настройки протокола TCP/IP v.4 на компьютере

                      Ваше мнение — WiFi вреден?
                      Да 22.93%

                      И смотрим наш адрес. У меня как раз указан неправильный, не из того диапазона, поэтому я задам для него, допустим, 192.168.0.159. Если же у вас все верно, адрес в том же диапазоне и не идентичен роутеровскому, а конфликт IP адресов в сети остается, значит какому-то компьютеру уже задан ваш адрес. Нужно просто поменять цифры в последнем окошке. Также не забудьте в качестве шлюза и DNS-сервера IP адрес самого роутера, чего не сделано на вышепредставленном скриншоте.

                      Теперь возвращаемся в админку маршрутизатора в раздел, отвечающий за DHCP-сервер.

                      

                      • Во-первых, активируем ручной режим.
                      • Во-вторых, выбираем из выпадающего списка нужный нам компьютер по его ID или MAC адресу, и прописываем его не меняющийся IP, который ранее был нами указан в настройках протокола Интернета TCP/IP, как было показано выше.

                      

                      Реализация пользовательского датчика I2C

                      PIC12F1840 является примером усовершенствованной 8-разрядной архитектуры среднего класса от Microchip. Это 8-выводный микроконтроллер, который включает в себя большое число функций периферийного устройства. Главной из этих функций периферийного устройства, для данного проекта, является модуль синхронного последовательного интерфейса MSSP (Master Synchronous Serial Port). Эта функция позволяет нам реализовать интерфейс I2C таким образом, что чип будет работать как ведомое устройство I2C. Возможно, самое главное, что программное обеспечение уже сделано для нас в примечании к применению (AN734C). Код из этого примечания к применению составляет основу нашего средства I2C. Он управляется прерываниями и позволит чипу, по сути, работать в качестве 32-байтового массива памяти, позволяющего совершать между ведущим и ведомым устройствами двунаправленные чтение и запись. Прилагаемая программа включает в себя код из примечания к применению, немного измененный для использования на 12F1840.

                      Ведущее устройство I2C (в этом примере Arduino UNO) будет выдавать команды ведомому устройству I2C путем записи в выбранное место в массиве памяти. PIC, как ведомое устройство I2C, будет выполнять команды (т.е. считывать показания датчиков DHT22) и отправлять назад информацию о состоянии и информацию с датчиков через массив памяти. Затем устройство-мастер считывает массив памяти для извлечения показаний датчиков.

                      Способы решения проблемы

                      Ошибка, о которой говорится в данной статье, выражается в появлении на экране уведомления, сообщающего о конфликте IP-адресов, и обрыве связи с интернетом. Причиной изучаемой проблемы является то, что два разных устройства получают полностью идентичный IP. Чаще всего она случается при подключении через роутер или корпоративную сеть.

                      Само собой напрашивается и решение данной неисправности, а заключается оно в смене IP на уникальный вариант. Но прежде чем приступать к сложным маневрам, попробуйте просто перезагрузить роутер и/или ПК. В подавляющем большинстве случаев эти действия помогут избавиться от ошибки. Если же после их выполнения положительный результат не был достигнут, произведите описанные ниже манипуляции.

                      Способ 1: Включение автоматической генерации IP

                      Прежде всего, необходимо попробовать активировать автоматическое получение IP. Это поможет произвести генерацию уникального адреса.

                      1. Щелкните «Пуск» и откройте «Панель управления».

                      Зайдите в «Сеть и интернет».

                      Кликните по пункту «Центр управления…».

                      Далее в левой области окна кликните по пункту «Изменение параметров…».

                      В появившемся окошке состояния щелкните по элементу «Свойства».

                      Отыщите компонент, который носит наименование «Протокол Интернета версии 4», и выделите его. Затем жмите элемент «Свойства».

                      В открывшемся окне активируйте радиокнопки напротив позиций «Получить IP-адрес…» и «Получить адрес DNS-сервера…». После этого щелкните «OK».

                      Вернувшись в предыдущее окно, жмите кнопку «Закрыть». После этого ошибка с конфликтом IP-адресов должна пропасть.

                      Способ 2: Указание статического IP

                      Если указанный выше способ не помог или сеть не поддерживает автоматическую выдачу IP, то в этом случае есть резон попробовать совершить обратную процедуру – присвоить компьютеру уникальный статический адрес, чтобы не было конфликта с другими устройствами.

                      1. Чтобы понять, какой именно статический адрес можно прописать, нужно знать информацию о пуле всех доступных IP-адресов. Этот диапазон, как правило, указывается в настройках роутера. Для минимизации вероятности совпадения IP, его нужно максимально расширить, увеличив таким образом количество уникальных адресов. Но даже если вы не знаете этот пул и не имеете доступа к роутеру, можно попробовать подобрать IP. Щелкните «Пуск»и произведите клик по элементу «Все программы».

                      Откройте директорию «Стандартные».

                      Произведите щелчок правой кнопкой мыши по пункту «Командная строка». В открывшемся списке действий выберите вариант, который предусматривает процедуру запуска с административными полномочиями.

                      Как убрать черные поля на мониторе. Как убрать черные полосы по бокам экрана: три способа решения проблемы. Дополнительные возможности программы

                      Урок: Как включить «Командную строку» в Windows 7 После открытия «Командной строки» введите в неё выражение:

                      Нажмите кнопку Enter.

                      Откроются данные сети. Отыщите информацию с адресами. Конкретно вам нужно будет записать следующие параметры:</li>IPv4-адрес;</li>

                      Почти каждый пользователь домашнего Интернета рано или поздно встречается с трудностями и ошибками, не дающими нормально работать на персональном компьютере. Особенно это касается соединения с Интернетом и локальной сети. Такие ошибки в основном появляются с заголовком «обнаружен конфликт ip-адресов». В статье будет дан ответ на вопросы о том, почему возникает эта проблема и как ее исправить.

                      Статические настройки

                      Если прошлый способ не сильно помог, то проблема в DHCP вашего роутера. Служба или не правильно работает или вовсе отключена. Но можно выставить настройки вручную.

                      И так для начала нам надо узнать IP адрес вашего роутера:

                      

                      1. Win+R и прописываем cmd».
                      1. ipconfig и «Enter»;
                      1. Смотрите в строку «Основной шлюз» или «IPv4». Нам нужны первые 3 цифры. В моём случаи это 192.168.1.
                      2. Заходим в свойства сетевого подключения. Как это сделать – вы уже знаете из прошлой главы.

                      

                      1. И так, в качестве айпи я ставлю 192.168.1.(здесь можно поставить любую цифру от 100 до 254). Я поставил 192.168.1.145. Далее ставим курсор в строку маски, и она автоматически заполнится. Основной шлюз ставим как 3 цифры, который вы узнали и в конце ставим 1. У меня это – 192.168.1.1. Будьте внимательны с третьей цифрой, если у вас 0, то ставьте 0, если 1 как у меня – то ставьте 1.
                      2. В качестве ДНС ставим те значения, который вы видите на картинке выше.
                      3. В самом конце нажимаем «ОК».

                      После этого проблема должна решиться сама собой. Но если она появится вновь, то лучше установите получения IP адресов в автономном режиме, как в прошлой главе. Если после этого проблема появится вновь, то надо смотреть настройки DHCP на роутере. Об этом я писал в этой статье.

                      Конфликт ip адреса с другой системой в сети: что делать?

                      Иногда при подключении к интернету компьютер с ОС Windows выдает ошибку с системным сообщением «обнаружен конфликт ip адресов». Это означает, что в вашей локальной сети уже есть компьютер или мобильное устройство, которое использует такой же IP адрес, как и ваш компьютер.

                      

                      Чтобы устранить проблему с конфликтом ip адресов кликните по значку сети в правом нижнем углу рабочего стола и выберите вкладку «Центр управления сетями и общим доступом».

                      

                      Откроется окно, где вам нужно кликнуть по вашему интернет-подключению и выбрать вкладку свойства.

                      

                      В следующем окне прокрутите открывшийся список, найдите вкладку «Протокол интернета версии 4» и зайдите в данный раздел.

                      

                      И наконец, откроется последнее окно, в котором и находятся настройки IP адресов для вашего подключения.

                      

                      Надо знать: многое зависит от состава вашей локальной сети (другими словами, сколько устройств к ней подключено).

                      Предположим, что у вас 4 компьютера — тогда вам стоит прописать на каждом из них свой статический IP адрес, чтобы не происходил конфликт адресов.

                      Как известно, диапазон доступных IP адресов задаются вашим роутером или модемом, и, как правило, начинается с адресов 192.168.1.1 или 192.168.0.1. Исходя от этого, нужно задать последовательный IP адрес для каждого компьютера.

                      Итак, вернемся к нашим настройкам:

                      — отметьте вкладку «Использовать следующий IP адрес».

                      — пропишите в первом окне ваш адрес компьютера (предположим 192.168.1.100), затем во втором окне — маску подсети (в нашем случае это 255.255.255.0) и в третьем окне укажите адрес вашего роутера или модема (192.168.1.1), после чего нажмите клавишу «ОК».

                      

                      Таким образом, пропишите на каждом компьютере вашей локальной сети статический IP адрес, и проблема с конфликтом ip адресов будет исчерпана.

                      Как исправить конфликт ip адресов windows 7?

                      Но что делать, если вы не знаете, к какой локальной сети относится ваше устройство (а точнее, пул IP адресов, который раздается на ваши компьютеры, вам неизвестен).

                      Для решения данной проблемы зайдите в меню «Пуск», в строке поиска введите команду открытия терминала «CMD» и нажмите «Enter».

                      

                      Откроется консоль, в которой вам нужно будет ввести команду «Ipconfig» и опять нажать клавишу ввода.

                      Выведется список адресов вашего компьютера и модема, который вам необходимо будет запомнить для последующего решения конфликта адресов.

                      

                      Рекомендация: старайтесь прописывать статический IP адрес прибавляя к основному IP адресу вашего роутера цифру сто (например, у вас основной шлюз по адресом 192.168.1.1, соответственно, вам стоит начать прописывать ip адреса с адреса 192.1681.101) — это поможет вам избежать конфликтов с адресами мобильных устройств.

                      У меня обнаружен конфликт ip-адресов в windows 7. что это и как исправить

                      

                      Друзья, привет! В моей локальной сети на работе иногда случается такая оказия, как конфликт IP-адресов на компьютерах с Windows. Причем в этом случае совершенно неважна версия ОС и тип подключения (кабель или Wi-Fi). Все это вторично, поскольку проблема кроется совершенно в другом месте.

                      Тут, как говорится, кто-то приехал в чужой огород со своими санями. А если говорить по-простому, какой-то пользователь подключил к общей сети новое устройство с фиксированным IP-адресом, который до этого уже был назначен другому компьютеру.

                      И теперь получается, что два ПК имеют один и тот же адрес, отсюда и возникает конфликт. Если вы попали в такую ситуацию и не знаете как правильно поступить дальше, то читайте внимательно эту статью до конца, чтобы решить проблему наверняка.

                      Как исправить конфликт IP-адресов на компьютерах с Windows 7, 10 и XP?

                      Итак, при обнаружении такой ситуации, например, в офисе, лучше ничего не мудрить, а сразу обратиться к системному администратору. Именно он должен разруливать подобные вопросы. Да и не приветствуется в корпоративных сетях самодеятельность. Но если очень хочется, можно попробовать и самому.

                      Конечно, в таком случае необходимо узнать, кто виновник случившегося. То есть какое именно устройство в локальной сети имеет IP-адрес вашего компьютера. Но как это сделать, ведь теперь на вашем ПК нет подключения к сети? Для этого нужно изменить настройки сетевой карты на приемлемые, то есть не вызывающие конфликта.

                      Как настраивать параметры сетевой карты на различных версиях операционных систем семейства Windows в этой статье я показывать не буду, поскольку об этом очень подробно говорилось, например, вот в этой публикации. Сейчас же приведу только пару скриншотов для наглядности. Они применимы к Win 7 и 10:

                      

                      

                      Ну что же, будем считать, что подключение к локальной сети вы таким образом восстановили. Теперь если для вас принципиально вычислить виновника случившегося, то из командной строки необходимо запустить параметр, который определит имя компьютера по IP-адресу.

                      Какой командной можно определить причину конфликта IP-адресов в Windows?

                      Улавливаете смысл? Сейчас по старому айпишнику вашего ПК можно без проблем определить «самозванца» и наказать козла. А вот как это сделать, очень подробно рассказано в прошлом материале, так что изучите его очень внимательно.

                      Ну что же, друзья, надеюсь после прочтения данной статьи ошибка «Обнаружен конфликт IP-адресов в Windows» больше вам не страшна, ведь в случае ее возникновения вы знаете как это дело исправить. На этом всем пока и давайте смотреть очередное интересное видео.

                      SPI (Serial Peripheral Interface)

                      Это протокол последовательной связи синхронного типа, который состоит из двух линий данных (MOSI и MISO), одной тактовой линии (SCK) и линии выбора подчиненных (SS).

                      Перед тем, как двигаться дальше, нужно прояснить значения несколько терминов, которые вы должны знать:

                      Master (ведущий) — устройство, которое обеспечивает синхронизацию

                      Slave (ведомый) — устройство, отличное от мастера, использующее тактирование ведущего для связи

                      MOSI — Master Out Slave In (линия, по которой мастер отправляет данные своим подчиненным)

                      MISO — Master In Slave Out (линия, по которой ведомые передают ведомому данные в ответ)

                      SCK – линия тактирования (предоставляется ведущим устройством)

                      SS — Slave Select (линия, используемая для выбора ведомого устройства, к которому ведущий хочет установить связь)

                      В случае с SPI в любой момент времени может быть только одно ведущее устройство и несколько других ведомых, которые отвечают только на вызов ведущего. Вся связь обрабатывается самим ведущим; ни один подчиненный не может отправлять данные по своей воле. Ведущий отправляет данные через MOSI, а ведомые отвечают через линию MISO. Во всем процессе SCK (последовательное тактирование) играет очень важную роль, каждое подчиненное устройство зависит от этих часов, чтобы читать данные из MOSI и отвечать через MISO. SS (выбор ведомого) используется для того, чтобы конкретное подчиненное устройство проснулось, с кем мастер хочет общаться. Ниже представлена иллюстрация принципа подключения посредством интерфейса SPI:

                      

                      Существует несколько регистров, которые используются для реализации связи SPI. Все нижеперечисленные регистры имеют длину 8 бит.

                      SPDR (регистр данных SPI) используется для хранения одного байта данных, который должен быть передан или получен.

                      SPSR (регистр состояния SPI) содержит биты состояния, участвующие в передаче SPI.

                      SPCR (регистр управления SPI) содержит контрольные биты, участвующие в передаче SPI.

                      Преимущества интерфейса SPI следующие. Во-первых он обеспечивает синхронную последовательную связь, которая намного надежнее асинхронной. Во-вторых, несколько устройств (ведомые устройства) могут быть подключены к одному ведущему устройству. В-третьих, это быстрая форма последовательной связи.

                      Недостатки SPI следующие. Во-перых, требуется несколько линий выбора ведомых для подключения нескольких подчиненных устройств. Во-вторых, только ведущий контролирует весь процесс коммуникации; никакие подчиненные не могут напрямую связываться друг с другом.

                      Аппаратный модуль TWI

                      Смотрите следующую схему потока для записи на шину I2C:

                      Взаимодействие приложения с шиной TWI (I2C) во время типовой передачи

                      Ссылаясь на таблицу регистров, приведенную выше, операция записи I2C с использованием аппаратного модуля TWI вкратце будет выглядеть следующим образом:

                      • Библиотека конфигурирует микросхему ATmega так, что внутренний аппаратный модуль TWI использует свои выводы, которые жестко привязаны к двум аналоговым выводам (4 и 5 на Duemilanove).
                      • Библиотека устанавливает значение регистра TWCR для создания состояния .
                        • Сначала она проверяет шину I2C, чтобы убедиться, что она свободна. Шина свободна, когда на обеих линиях и SDA, и SCL установлен высокий логический уровень (потому что устройство по умолчанию устанавливает выводы на шине в третье состояние «не подключено». Общий резистор подтягивает сигнал на шине к высокому уровню).
                        • Что такое состояние ? Линия тактового сигнала SCL остается в состоянии логической 1, а мастер в это время меняет состояние на линии SDA на логический 0. Это уникальный момент, поскольку во время обычной передачи данных линии SDA изменяет состояние только тогда, когда на линии SCL установлен низкий логический уровень. Момент, когда сигнал на линии данных изменяется на логический 0, а на SCL логическая 1, является сигналом для всех устройств на шине I2C, с которыми мастер собирается начать взаимодействовать.

                        Операция чтения выполняется похожим образом.

                        Проблемы при использовании с ATtiny

                        В библиотеке для буферов используется большой объем памяти. Он включает в себя 3 разных байтовых буфера, каждый размером 32 байта. Это не большая проблема для ATmega, но ATtiny (например, ATtiny48) обладает меньшим количеством RAM (512/1K у ATmega, и 256/512 у ATtiny). Когда я попытался использовать библиотеку Wire на ATtiny, у меня появлялись случайные сбои, зависания и т.д. Как только я изменил размер буфера (в .\libraries\Wire\utility\twi.h ) на 6, всё отлично заработало.

                        Не делайте ошибку, думая, что вы можете просто указать в своем скетче потому, что это не работает. Способ, которым Arduino IDE компилирует ваш код, не очевиден. Библиотека компилируется отдельно от вашего скетча, а затем линкуется с ним. Поэтому вам придется изменить размер буфера в заголовочном файле библиотеки, который также включается в исходном файле библиотеки ( twi.c ).

                        Похожие публикации:

                        1. Securedrive transcend как удалить
                        2. WordPress что это отзывы
                        3. Где лучше заказывать комплектующие для пк
                        4. Игры в которых можно создать свой сервер