Mikrocontroller-Einstieg mit BASCOM-AVR Teil 11: I2C – Grundlagen und Schreiben

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Aus ELVjournal 04/2014     0 Kommentare
 Mikrocontroller-Einstieg mit BASCOM-AVR Teil 11: I2C – Grundlagen und Schreiben

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Nachdem in den vorangegangenen Teilen der Artikelserie beschrieben wurde, wie Daten vom Mikrocontroller über die serielle UART-Schnittstelle gesendet und empfangen werden, wird hier nun das spannende Thema I2C behandelt. I2C steht für Inter Integrated Circuit und wurde in den frühen 80er-Jahren von Philips Semiconductors (heute NXP Semiconductors) als bidirektionaler Datenbus für die Kommunikation von Mikrocontrollern innerhalb eines Systems (zum Beispiel innerhalb eines Fernsehers) entwickelt. Von Atmel und einigen anderen Herstellern wird der Bus Two-Wire-Interface (TWI) genannt, womit technisch das Gleiche gemeint ist wie I2C. Mit I2C werden Daten über zwei I/O-Leitungen vom Mikrocontroller zu anderen Geräten gesendet oder von anderen Geräten empfangen. Typische Beispiele für I2C-Bausteine sind Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren, LED-Treiber, LCD-Treiber, Portexpander, EEPROM-Bausteine, Echtzeituhren (Real Time Clocks = RTCs) und vieles mehr. Ein großer Vorteil ist, dass nur zwei I/O-Leitungen für den Anschluss vieler I2C-Bausteine benötigt werden. Aus diesem Grund und wegen der guten Benutzbarkeit und der guten Unterstützung durch Programmierumgebungen wie auch durch BASCOM bieten sehr viele ELV-Produkte eine Ansteuerungsmöglichkeit mit I2C. Im Folgenden werden die Grundlagen mit Blick auf die praktische Anwendung dargestellt und etliche Beispiele mit ELV-Produkten vorgestellt.

I²C-Grundlagen

Der I²C-Bus ist ein synchroner, serieller Zweidraht-Bus. „Seriell” heißt, dass – wie auch bereits bei UART – die Informationen auf einer Leitung hintereinander übertragen werden. Diese Leitung heißt Serial Data (SDA). Im Unterschied zu UART, wo Sender und Empfänger auf eine gemeinsame Übertragungsgeschwindigkeit eingestellt sein müssen, damit eine Kommunikation stattfinden kann, gibt es bei I2C eine zweite Leitung mit dem Namen Serial Clock Line (SCL) auf der ein gemeinsamer Takt übertragen wird. Deshalb spricht man von einer „synchronen” Datenübertragung. Die Kommunikation wird über einen Master angestoßen, der auch den Takt auf der SCL-Leitung vorgibt. Außer dem Master, welcher bei uns ein AVR-Mikrocontroller mit (BASCOM-)Programm ist, sind an den I²C-Bus bis zu 112 Slaves angeschlossen, die auf Signale vom Master warten und darauf reagieren können.

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