I2C

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Un bus I²C (pour Inter Integrated Circuit) est un bus série et synchrone composé de trois fils :

• un signal de donnée (SDA) ;
• un signal d'horloge (SCL) ;
• un signal de référence (masse).

Le bus I²C fut développé par Philips pour les applications de domotique et d’électronique domestique au début des années 1980, notamment pour permettre de relier facilement à un microprocesseur les différents circuits d’une télévision moderne.

Ce bus porte parfois le nom de TWI (Two Wire Interface) chez certains constructeurs.

Présentation

I²C est un bus qui a émergé de la « guerre des standards » lancée par tous les acteurs du monde électronique. Ainsi, dans votre téléviseur, tous les ensembles sont sur un bus I2C (récepteur de la télécommande, réglages des amplificateurs basses fréquences, tuner, horloge, gestion de la prise péritel, etc.).

Il existe d’innombrables périphériques exploitant ce bus, il est même implémentable par logiciel dans n’importe quel microcontrôleur. Le poids de l’industrie de l’électronique grand public a permis des prix très bas grâce aux nombreux composants.

Fonctionnement

Le périphérique qui gère la communication est le maître, c'est lui qui génère l'horloge (SCL) et qui envoie les données (SDA) mis à part l'acknowledge (acquittement en français).

L'horloge n'est pas une « véritable » horloge, dans le sens où les t_on et t_off peuvent varier les uns par rapport aux autres.

L'acquittement est un 'bit' envoyé par le composant esclave pour indiquer qu'il a bien reçu toutes les données ; si c'est le cas l'esclave impose le niveau 0, sinon la résistance de pull-up maintient la ligne à 1, on dit alors qu'il n'y a pas d'acknowledge. (NACK qui veut dire "no acknowledge" en anglais)

Au début de la communication SDA passe de 1 à 0 alors que SCL reste à 1, c'est le StartBit.

Après avoir imposé la condition de départ, le maître passe SCL à 0 puis applique ensuite sur SDA le bit de poids fort.

Il latch (verrouille) la donnée en appliquant pendant un instant un niveau #1 sur la ligne SCL.

Lorsque SCL revient à #0, il recommence l'opération avec le bit inférieur jusqu'à ce que l'octet complet soit transmis.

Il redéfinit ensuite SDA comme une entrée et scrute son état ; l'esclave doit alors imposer un niveau #0 pour signaler au maître que la transmission s'est effectuée correctement, c'est l'acknowledge, la communication peut donc continuer.
Si l'esclave n'envoie pas l'acknowledge les résistances de pull-up maintiennent la ligne à #1. La communication peut alors être arrêtée, ou reprendre à zéro (dépend de la configuration), c'est le rôle du bit de STOP StopBit.
Le StopBit indiquant la fin de la transmission par le maître est effectué en appliquant un passage de 0 à 1 de SDA alors que SCL reste lui à 1.

Le premier octet envoyé est l'adresse, il est composé de 7bits variables selon le composant et du bit de read/write (0 pour write, 1 pour read).

Le second octet peut être le byte de contrôle sur certains composants, ou directement la donnée.

Trame I²C observée à l'oscilloscope.

Trame I²C observée à l'oscilloscope.

L'adressage

Plusieurs composants peuvent être branchés sur le même bus I²C. Pour que l'information aille au bon endroit chaque composant possède sa propre adresse.

Elle est composée d'une partie fixe imposée par le constructeur, d'une partie configurable de façon matérielle par l'utilisateur, et du bit de read/write qui définit le sens de la transmission (0 pour écriture, 1 pour lecture).

Support des systèmes d'exploitation

I²C est compatible avec Windows (notamment avec java via APIcomm mais seulement sur 32 bits), avec Linux et AmigaOS^[1]

Technologies dérivées

I²C est à la base de l’ACCESS.bus, de l’interface VESA Display Data Channel (DDC), du System Management Bus (SMBus), et de l’Intelligent Platform Management Bus (IPMB, l’un des protocoles de l’IPMI). Ces implantations présentent des différences dans les tensions et les fréquences d’horloge, et peuvent avoir des interrupt lines (IRQ).

Voir aussi

Articles connexes

• Serial Peripheral Interface
• UART
• CAN

Liens externes

• (en) Représentation détaillée
• (en) Mode d'emploi de l'inventeur Phillips Semiconducteurs

Références

• Portail de l’électricité et de l’électronique
• Portail des télécommunications