I2C : Muitos sistemas eletrônicos usam um barramento I 2 C para comunicações internas entre os dispositivos, tais como microprocessadores, microcontroladores, memórias, conversores e outros dispositivos de controle digital. Essa topologia de barramento depende de um valor correto dos pull-ups de resistência para obter comunicações confiáveis. Um valor incorrecto destas resistências pode causar condições de erro no barramento e também os erros de transmissão causados por ruído ou mudanças de temperatura e as tensões de operação e as variações entre os dispositivos, estes valores dependem também das linhas de comprimento SDA -SCL e a velocidade de transmissão. Eu 2 C é um barramento síncrono de dois fios com a linha SCL usada como um relógio de sincronização, produzido pelo dispositivo mestre. A linha SDA é usada para transferência de dados bidirecional. A linha de dados é modificada enquanto o relógio está em estados específicos, para indicar o início e o fim das transmissões, e para evitar linhas adicionais O barramento I 2 C é construído em torno de saídas de coletor aberto, isto significa que somente pode fornecer valores em níveis baixos através de um transistor para GND, conforme mostrado na Figura 1. Isso permite uma administração fácil no controle de barramento, permitindo a implementação de comunicações bidirecionais em uma única linha de dados. e suporte multi-master.

Como mostrado na Figura 1, cada linha tem uma resistência externa ao Vdd, que fornece o alto nível lógico quando a linha é liberada ou inativa.


Figura 1. I 2 topologia de barramento C

Compatibilidade de tensão no barramento I2C

Considerando o acima exposto e levando em conta a Figura 1, vemos que a limitação existente ao usar o barramento I2C é que a tensão Vdd na qual os resistores de pull-up são definidos deve ser compatível com todos os dispositivos aos quais ele está conectado. Você quer se comunicar, portanto, existem soluções para isso consistentes na implementação de um circuito intermediário chamado “conversores de tensão”, como mostrado na Figura 2. Que permite usar um dispositivo que opera em uma tensão mais baixa do que outros dispositivos, é É necessário que os dispositivos localizados no lado da fonte “S” dos FETs estejam em uma voltagem mais baixa do que aqueles no lado do dreno, já que deve haver um diferencial potencial para que eles funcionem corretamente.

Figura 2. Conversão de tensão com FET’s

Há também tensão tradutores encapsuladas como TCA9406 Figura 3, que tem os / B e SCL-A / B linhas de SDA-A, as respectivas tensões de operação e VCCA VCCB pino e permitem “OE”.

Figura 3 Tradutor de tensão TCA9406

tensão de alimentação indicado de pull-ups (VDD)
O barramento I 2 C requer especificações lógicos para geralmente definidos por uma tensão abaixo V IL , ou 30% da tensão de alimentação como um lógico baixo “0” e, da mesma forma, acima de V IH ou 70% da tensão de alimentação, como parada lógica, como mostra a Figura 4.

Uma tensão entre esses dois níveis leva a um nível lógico indefinido. Na realidade, pode variar entre dispositivos, com temperaturas, tensões, fontes de ruído e outros fatores ambientais que influenciam os níveis lógicos.

Figura 4: níveis de tensão lógica alta e baixa.

Para evitar cair na zona de incerteza, recomenda-se verificar os valores de V IL e VHL na folha de dados do dispositivo. Por exemplo, vamos ‘s considerar um microcontrolador usado como um dispositivo mestre, Atmega32U4 ( ver ficha ) operando com uma 5Vdc poder, como podemos ver na Figura 5, podemos observar suas características em termos de níveis lógicos para VIL O valor mínimo é – 0,5V e 0.2V máximo Vcc-0.1V = 0.9ViL, e BVS ser minino de 0.2Vcc + 0.9V = 1.9V e máximo 0.5V Vcc + = 5.5VHL.

Figura 5. Características DC Atmega 32U4

Agora vemos que, embora o dispositivo opere em uma tensão igual à dos dispositivos para comunicação, os resistores de pull-up podem ser definidos em uma voltagem mais baixa, como mostrado na Figura 6. Como há casos especiais em que os dispositivos operam no mesma tensão, mas um deles (geralmente o mestre) poderia ser trocado, para isso é necessário levar em conta os níveis de tensão aceitos pelos dispositivos.

Figura 6, Adaptação de tensão com tradutor intermediário

UART: é um sistema de comunicação de transmissão e recepção de dados de forma assíncrona, isto é, possui uma linha de transmissão TX e outra linha de recepção RX figura 7. O driver UART é o componente chave do subsistema de comunicação serial de um computador. O UART pega bytes de dados e transmite os bits individuais sequencialmente. No destino, uma segunda UART reagrupa os bits em bytes completos. A transmissão serial de informações digitais (bits) através de um único cabo ou outro meio é muito mais econômica do que a transmissão paralela através de múltiplos cabos. Um UART é usado para converter as informações transmitidas entre sua forma seqüencial e paralela em cada terminal de link.

Figura 7, esquema geral UART

Adaptação dos níveis de voltagem UART

Existem várias maneiras de adaptar os níveis de voltagem adequada entre dispositivos, aqui alguns deles:

Na figura 8, podemos ver uma matriz de diodos e resistência, basicamente, a entrada RX tem uma resistência à tensão de operação do dispositivo que fornecerá um nível lógico apropriado, pois o diodo é polarizado inversamente ao nível lógico “1 “(5v) do dispositivo que transmite TX não será refletido do lado RX, mas se o nível lógico for” 0 “, somente a tensão do diodo será violada, ou seja, 0,7 V, uma vez que é polarizada diretamente.

Em ambos os dispositivos, as tensões estão no intervalo adequado a ser traduzido como a lógica alta e baixa das entradas do MCU.

Figura 8, Usando diodos e resistências pull-ups

Também como na comunicação I2C é possível implementar um tradutor integrado como na figura 9.

igura 9, usando o tradutor para UART

Por último, em vista da linha de transmissão não é colector aberto, este permite o uso de acopladores ópticos como na Figura 10. Quando o TX de cada dispositivo de acoplamento activa o LED pode ou não ter uma referência comum (GND) de acordo com a candidatura

Figura 10, sistema UART Optoisolado

Fonte: https://grupomasler.wordpress.com/2014/07/14/como-adaptar-voltajes-en-el-bus-de-comunicacion-i2c-y-uart/

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