I2C-keskitin 1–6 laajennusyksikkö v2.1 (perustuu PCA9548AP) ja I2C-keskitin 1–6 laajennusyksikkö (perustuu PCA9548APW:hen) on molemmat suunniteltu I2C-väylän laajentamiseen. Niiden pääasiallinen ero on konfigurointitavoissa: ensimmäinen käyttää DIP-kytkintä manuaaliseen ohjaukseen, mikä sopii kiinteisiin asennuksiin, kun taas jälkimmäinen hyödyntää ohjelmistopohjaista dynaamista kytkentää suuremman joustavuuden saavuttamiseksi.
Sen sijaan I/O-keskitin 1–6 laajennusyksikkö (STM32F0), jota ohjaa STM32F0-mikrokontrolleri, tarjoaa monipuolisia toimintoja, kuten GPIO, PWM ja ADC, keskittyen yleiseen I/O-laajennukseen. Näiden yksiköiden valinta riippuu projektisi erityistarpeista, olipa kyseessä omistettu I2C-sovellus tai laajempi I/O-hallinta.
Huomautus: M5Stack-tuotteiden mustat portit ovat I/O-portteja ja punaiset I2C-portteja.
I2C-keskitin 1–6 laajennusyksikkö (PCA9548APW)
PaHUB2-yksikkö on laajennettava I2C-keskitin, joka on suunniteltu ylittämään yhden I2C-liitännän rajoitukset. Sen avulla voidaan laajentaa yhtä I2C HY2.0-4P -liitäntää jopa
Käyttämällä pollausohjausta eri kanavilla hubi mahdollistaa useiden samannimisten I2C-orjalaitteiden liittämisen. Tämä parantaa laitteiden yhteensopivuutta sallimalla kommunikoinnin eri kanavilla ilman ristiriitoja.
Toiminnallisuutensa parantamiseksi PaHUB2-yksikkö sisältää PCA9548AP I2C-monikanavakytkinpiirin, joka on integroitu hubiin. Tämä kytkinpiiri tarjoaa tarvittavat ominaisuudet saumattomaan vaihtoon eri I2C-kanavien välillä. PaHUB2:n avulla I2C-liitäntöjen riittämättömyydestä laajennukseen ei tarvitse huolehtia. Se tarjoaa kätevän ja tehokkaan ratkaisun järjestelmäsi I2C-ominaisuuksien laajentamiseen, mahdollistaa useiden samannimisten I2C-laitteiden liittämisen ja kommunikoinnin.
I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö v2.1 DIP-kytkimellä (PCA9548A)
Unit PaHub v2.1 on I2C-multiplexeri, joka hyödyntää PCA9548AP-piiriä. Se laajentaa yksittäisen I2C-liitännän kuudeksi kanavaksi, jolloin useat laitteet, joilla on samat tai eri I2C-osoitteet, voivat toimia samassa I2C-väylässä valitsemalla eri kanavia kanavapollauksen avulla. Modulissa on sisäänrakennettu DIP-kytkin, joka helpottaa Unit PaHub v2.1:n I2C-osoitteen säätämistä ja tukee ketjutusta lisä-I2C-laitteiden liittämiseksi. Verrattuna edeltäjäänsä tämä yksikkö tarjoaa parannetun joustavuuden ja laajennettavuuden useiden I2C-laitteiden rinnakkaiseen käyttöön. Se on ihanteellinen sovelluksiin, jotka vaativat useiden I2C-laitteiden samanaikaista toimintaa.
I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö v2.1 DIP-kytkimellä (PCA9548A)
Unit PaHub v2.1 on I2C-multiplexeri, joka hyödyntää PCA9548AP-piiriä. Se laajentaa yksittäisen I2C-liitännän kuudeksi kanavaksi, jolloin useat laitteet, joilla on samat tai eri I2C-osoitteet, voivat toimia samassa I2C-väylässä valitsemalla eri kanavia kanavapollauksen avulla. Modulissa on sisäänrakennettu DIP-kytkin, joka helpottaa Unit PaHub v2.1:n I2C-osoitteen säätämistä ja tukee ketjutusta lisä-I2C-laitteiden liittämiseksi. Verrattuna edeltäjäänsä tämä yksikkö tarjoaa parannetun joustavuuden ja laajennettavuuden useiden I2C-laitteiden rinnakkaiseen käyttöön. Se on ihanteellinen sovelluksiin, jotka vaativat useiden I2C-laitteiden samanaikaista toimintaa.
I/O Hub 1–6 laajennusyksikkö (STM32F0)
PbHUB-yksikkö on monipuolinen kuusikanavainen laajennusmoduuli, joka on suunniteltu saumattomaan integrointiin ja tehokkaaseen erilaisten toimintojen hallintaan. I2C-yhteensopivuuden ja STM32F030-mikrokontrollerin ansiosta se tukee GPIO:ta, PWM:ää, servon ohjausta, ADC-näytteenottoa, RGB-valojen hallintaa ja muokattavia toimintoja, mikä tekee siitä ihanteellisen robotiikkaan, kodin automaatioon, IoT-projekteihin ja muuhun. Sen joustavuus ja laaja sovellettavuus tarjoavat luotettavan ratkaisun monimutkaisten elektronisten järjestelmien laajentamiseen ja hallintaan.
I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö v2.1 VS I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö VS I/O Hub 1–6 laajennusyksikkö (STM32F0)
| Määritys | I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö v2.1 | I2C Hub 1–6 laajennusyksikkö | I/O Hub 1–6 laajennusyksikkö (STM32F0) |
| Piiriratkaisu | PCA9548AP | PCA9548AP | TCA9548A |
| Viestintäosoite | I2C: 0x70~0x77 (säädettävissä DIP-kytkimellä) | I2C: 0x70 (säädettävissä A0-, A1-, A2-vastuksilla) | I2C:0x61 (rekisterin muokkaama) |
| Käyttölämpötila | 0~40°C | - | - |
| Tuotteen mitat | 48 × 24 × 12 mm | ||
| Pakkausmitat | 136 × 92 × 12 mm | 67 × 53 × 12 mm | 136*92*12mm |
| Tuotteen paino (netto) | 7,1 g | 7 g | 6.7g |
| Pakkauspaino (brutto) | 12,9 g | 19 g | 11.8g |
-
PCA9548A vs. PCA9548APW
- PCA9548A: Tämä on NXP:n standardi 1–8 I2C monikytkin, jota käytetään usein eristämään ja hallitsemaan useita I2C-orjalaitteita, estäen näin osoiteristiriidat.
- PCA9548APW: Tämä on tietty pakkaus tai versio PCA9548A. 'PW'-päätteellä tarkoitetaan yleensä pakkaustyyppiä tai tiettyjä prosessiin liittyviä ominaisuuksia, jotka voivat poiketa sähköisiltä ominaisuuksiltaan tai pakkausmuodoltaan.
-
Versio ja laitteisto-ominaisuudet
v2.1 DIP-kytkimillä:
- DIP-kytkimet: Versio 2.1 sisältää DIP-kytkimiä, joiden avulla käyttäjät voivat manuaalisesti valita ja aktivoida yksittäisiä I2C-kanavia. Tämä on erityisen hyödyllistä tilanteissa, joissa tarvitaan kiinteä laitteistokonfiguraatio tietyille I2C-laitteille, jolloin ohjelmistopohjaisten asetusten monimutkaisuus vältetään.
- Laitteistoparannuksia: v2.1-suunnittelussa voi olla laitteistoparannuksia, kuten parannettu virranhallinta, vakaampi signaalinsiirto tai parempi häiriönsieto.
PCA9548APW-versio:
- Ei DIP-kytkintä: Tämä versio ei yleensä sisällä DIP-kytkimiä. Sen sijaan se perustuu ohjelmistolla ohjattaviin I2C-komentoihin kanavien valinnassa ja vaihdossa. Tämä lähestymistapa tarjoaa suuremman joustavuuden dynaamiseen hallintaan, joten se sopii sovelluksiin, joissa I2C-kanavia täytyy uudelleenmäärittää ajonaikaisten olosuhteiden mukaan.
- Pakkaus ja asettelu: Koska käytössä on PCA9548APW-piiri, piirilevyn asettelu, mitat ja nastajärjestelyt voivat poiketa v2.1-versiosta valmistajan suunnittelusta riippuen.
-
Kokoonpanomenetelmät
v2.1 DIP-kytkimellä Kytkin:
- Käsin tehtävä kokoonpano: Käyttäjät voivat fyysisesti asettaa kytkimiä ohjatakseen suoraan moniplexerin kanavavalintaa, ihanteellinen sovelluksiin, joissa I2C-kanavien uudelleenkonfigurointi ei ole usein tarpeen.
- Plug and Play: Ohjelmistosekaantumista ei tarvita, joten se sopii yksinkertaisiin laajennustarpeisiin.
PCA9548APW-versio:
- Ohjelmistokontrolli: Kanavien vaihto tapahtuu I2C-komentojen avulla, täydellinen monimutkaisiin sovelluksiin, jotka tarvitsevat dynaamista I2C-kanavien hallintaa vaihtelevien olosuhteiden perusteella.
- Korkea joustavuus: Kanavia voidaan vaihtaa lennossa, mikä tarjoaa suuremman sopeutumiskyvyn projekteihin, jotka vaativat monimutkaisempia kokoonpanoja.
-
Sovellustilanteet
v2.1 DIP-kytkimellä Kytkin:
- Ihanteellinen projekteihin, joissa I2C-laitteiden kokoonpano on kiinteä, kuten kehityskorttien laajennuksiin tai prototyyppaukseen.
- Sopii käyttäjille, jotka haluavat suoraviivaisen, laitteistopohjaisen tavan valita I2C-kanavia ilman monimutkaista ohjelmistokontrollia.
PCA9548APW-versio:
- Sopii monimutkaisiin järjestelmiin, jotka tarvitsevat dynaamista I2C-laitteiden hallintaa, kuten monianturiverkostoihin tai sulautettuihin järjestelmiin, joissa laitteiden vaihtaminen on usein tarpeen.
- Mahdollistaa joustavamman kanavien määrittelyn ohjelmiston kautta, mikä tukee monipuolisia ja muuttuvia vaatimuksia.
Virta ja Yhteensopivuus
- Jännitevaatimukset: Molemmat versiot tukevat yleensä samanlaisia käyttöjännitteitä (esim. 3,3 V tai 5 V), mutta tarkemmat tiedot riippuvat valitusta piirikomponentista ja valmistajan suunnittelusta. Tutustu tuotteen teknisiin tietoihin ennen käyttöä.
- Yhteensopivuus: Molemmat ovat yhteensopivia standardin I2C-protokollien kanssa, mutta eri laitteistototeutusten vuoksi tietyt yksityiskohdat, kuten vetovastusten arvot tai signaalin eheys, voivat vaihdella. Valitse sopiva versio sovelluksen vaatimusten mukaan.
Muita huomioita
- Koko ja pakkaus: Valitse versio, joka parhaiten sopii projektisi fyysisiin tilarajoituksiin. Versio 2.1 voi olla hieman suurempi DIP-kytkimien vuoksi.
- Valmistajan tuki: Eri versioita saattavat valmistaa eri valmistajat. Teknisen tuen vaihtoehtojen ja yhteisön resurssien tarkastelu auttaa hyödyntämään moduulia paremmin.
UKK
K1: Mikä on I2C-keskitin?
V1:
I2C-keskitin on laitteistomoduuli, joka on suunniteltu laajentamaan ja hallitsemaan I2C-väylää, mahdollistaen useiden laitteiden liittämisen yhdelle masterille. Se ratkaisee haasteita, kuten osoiteristiriidat ja signaalin heikkenemisen. Keskitin tarjoaa useita kanavia, usein käyttäen aktiivisia piirejä, mikä mahdollistaa samojen osoitteiden laitteiden rinnakkaiselon eristämällä ne eri kanaville.
I2C-keskitin parantaa signaalin eheyttä, tukee dynaamista laitevalintaa ja lisää skaalautuvuutta. Tämä tekee niistä hyvin sopivia sovelluksiin, kuten anturiverkkoihin, sulautettuihin järjestelmiin, esineiden internet -projekteihin (IoT) ja virheenkorjaukseen. Yksinkertaistamalla laitehallintaa ja varmistamalla luotettava tiedonsiirto, I2C-keskitin on olennainen osa monimutkaisia elektronisia järjestelmiä.
K2: Mitkä ovat monikanavaisten orjalaitekanavien hyödyt I2C-väylällä?
A2:
I2C-väylän tuki useille orjalaitekanaville tuo useita tärkeitä etuja, jotka ovat erityisen arvokkaita sulautetuissa järjestelmissä ja esineiden internet (IoT) -projekteissa:
-
Ratkaise osoiteristiriidat
-
I2C-protokollalla on rajallinen määrä orjalaiteosoitteita, mikä voi aiheuttaa osoiteristiriitoja, kun useat laitteet, kuten anturit, käyttävät samaa oletusosoitetta.
-
Monikanavaiset ratkaisut, kuten multiplexerien käyttö, mahdollistavat samojen osoitteiden omaavien laitteiden sijoittamisen eri kanaville. Tämä estää ristiriidat ja mahdollistaa useampien laitteiden liittämisen samaan I2C-väylään.
-
Tuki useammille orjalaitteille
-
Vaikka I2C tukee 128 osoitetta 7-bittisessä tilassa, sähköiset rajoitukset, kuten signaalin eheys ja vetovastus, usein vähentävät liitettävien laitteiden määrää.
-
Orjalaitekanavien määrän lisääminen I2C-väylällä, esimerkiksi I2C-multiplexerien avulla, lisää merkittävästi liitettävien laitteiden määrää ja parantaa järjestelmän laajennettavuutta.
-
Paranna viestinnän tehokkuutta
-
Laitteiden jakaminen eri kanaville estää niiden samanaikaisen bussin käytön, mikä auttaa vähentämään häiriöitä ja ruuhkaa.
-
Useiden kanavien käyttö parantaa viestinnän tehokkuutta ja lisää tiedonsiirron vakautta, erityisesti laitteille, jotka vaativat pientä viivettä ja suurta luotettavuutta.
-
Joustava laitteiden ryhmittely ja hallinta
-
Monikanavainen I2C mahdollistaa laitteiden loogisen ryhmittelyn, kuten:
-
Yksi kanava ympäristöantureille (esim. lämpötila, kosteus, paine).
-
Yksi kanava näyttömoduuleille (esim. OLED-näytöt, LCD:t).
-
Yksi kanava tallennuslaitteille (esim. EEPROM, FRAM).
-
Tämä ryhmittely yksinkertaistaa kehitystä, virheenkorjausta ja parantaa järjestelmän modulaarisuutta ja ylläpidettävyyttä.
-
Eristä vialliset laitteet
-
Viallinen laite (esim. oikosulun tai laitteisto-ongelman vuoksi) I2C-väylällä voi estää koko väylän.
-
Monikanavaiset suunnittelut estävät viallisten laitteiden vaikuttamisen muihin kanaviin, parantaen järjestelmän luotettavuutta ja vikasietoisuutta.
-
Paranna signaalin eheyttä
-
Monikanavaiset suunnittelut minimoivat ongelmat, kuten signaalin häviön, kytkentähäiriöt ja häiriöt, joita aiheutuu liian monen laitteen liittämisestä yhdelle väylälle.
-
Jokainen kanava voi yhdistää tiettyihin laitteisiin, estäen väylän ylikuormituksen, parantaen signaalin laatua ja varmistaen luotettavan tiedonsiirron.
-
Tuki dynaamiselle laitevaihdolle
-
Moniplexerien käyttö mahdollistaa ohjelmistopohjaisen dynaamisen kanavien vaihdon, mahdollistaen pääsyn eri orjalaitteisiin tarpeen mukaan.
-
Tämä adaptiivinen kytkentämenetelmä on ihanteellinen sovelluksiin, jotka vaativat reaaliaikaista pääsyä useisiin laitteisiin, mukaan lukien monianturien tiedonkeruu ja teolliset ohjausjärjestelmät.
-
Yksinkertaista laitteistosuunnittelu
-
Monikanavainen I2C vähentää johdotuksen monimutkaisuutta laitteistosuunnittelussa, poistaen tarpeen erilliselle väylälle jokaiselle laitteelle.
-
Tämä menetelmä alentaa kehityskustannuksia ja säästää piirilevyn tilaa, tehden siitä sopivan kompakteihin ja budjettitietoisiin sovelluksiin.
K3: Kuinka monta I2C-laitetta voidaan liittää?
A3:
I2C-laitteiden määrä, jotka voidaan liittää yhdelle väylälle, riippuu useista tekijöistä, kuten osoitusjärjestelmästä, sähköisistä rajoituksista ja laitteiston, kuten multiplexerien, käytöstä. Vakioisella 7-bittisellä I2C-osoitteella on käytettävissä jopa 112 laiteosoitetta, kun taas 10-bittiset osoitteet voivat tukea jopa 1 024 osoitetta. Käytännön rajoitukset, joita asettavat sähköiset tekijät kuten väylän kapasitanssi (jolla on enimmäisarvo 400 pF) ja vetovastusten vahvuus, yleensä rajoittavat laitteiden määrän yhdellä väylällä 5–20 laitteeseen. Multiplexereiden, kuten PCA9548A:n, avulla tätä rajoitusta voidaan merkittävästi laajentaa. Multiplexerit voivat eristää laitteita useiden kanavien välillä, mahdollistaen satojen tai jopa tuhansien laitteiden liittämisen suurissa järjestelmissä.
K4: Kuinka monta I2C-laitetta voidaan liittää?
A4:
I2C-väylän etäisyyden lisäämiseksi voit alentaa kellotaajuutta vähentääksesi signaalin ajoitusvaatimuksia, käyttää pienempiarvoisia vetovastuksia vahvistaaksesi signaalin eheyttä tai toteuttaa I2C-väylän laajentimia kuten P82B715 tai PCA9600 vahvistamaan signaaleja ja kompensoimaan kapasitanssia. Differentiaalisen signaalin käyttö moduulien, kuten PCA9615, kanssa auttaa vähentämään kohinaa pitkillä etäisyyksillä, kun taas suojatut tai kierretyt parikaapelit minimoivat sähkömagneettisen häiriön. I2C-multiplexerien tai toistimien käyttö jakaa väylän lyhyempiin segmentteihin tai vahvistaa signaaleja luotettavuuden ylläpitämiseksi. Erittäin pitkillä etäisyyksillä kannattaa harkita siirtymistä protokolliin kuten RS-485 tai CAN, jotka soveltuvat paremmin tällaisiin tilanteisiin.
