コンピューター サイエンスとエレクトロニクスには、I2C または相互集積回路と呼ばれる通信プロトコルがあり、相互間の情報の転送を可能にします。 異なるデバイス 2 本のケーブルだけを使用しても統合されます。 I2C は、疑いもなく、たった XNUMX 本のケーブルでディスプレイを制御できる強力かつ非常に重要なツールです。 このテクノロジーは幅広いデバイスで使用されているため、エレクトロニクスおよびコンピューティングの分野における無数のプロジェクトやアプリケーションに付加価値をもたらします。
I2C の最も重要な側面の XNUMX つは、必要な物理接続ラインが XNUMX つだけであることです。 これら XNUMX つのラインは、SDA (データ) および SCL (クロック) として知られています。 このデータ バスの主な利点は、デバイス間の距離が離れている場合でも動作できることです。 そのため、電子システムのコンポーネントを統合するための理想的なソリューションとなります。
この記事では、その仕組みについて詳しく説明します。 I2Cプロトコル、 彼の特性 基本と、それを使用して 2 本のケーブルだけでディスプレイを制御する方法について説明します。この知識は、電子部品やデジタル システムの設計と組み立てに興味がある人にとって間違いなく役立ちます。
最後に、接続テクノロジと通信プロトコルの操作とアプリケーションについて詳しく知りたい場合は、次の記事を参照してください。 UARTプロトコルの仕組み、電子機器で頻繁に使用されるデータ送信のもう XNUMX つの方法。
I2C インターフェイスについて理解する: IXNUMXC インターフェイスとは何ですか?またどのように機能しますか?
インターフェース I2C (集積回路間) それらは基本的です 世界で エレクトロニクスとマイクロコントローラーのプログラミング。このシリアル通信プロトコルは、同じ回路基板上にあるコンポーネント間の通信を容易にするためにフィリップス セミコンダクターズによって設計されました。 I2C は、SDA (データ ライン) と SCL (クロック ライン) として知られる XNUMX 本の双方向ケーブルのみを使用するため、ディスプレイ、LED、LCD などの周辺機器を接続する際に必要なケーブルとピンの数を減らすための優れた選択肢となります。
I2C の最も注目すべき機能の XNUMX つは、最大で相互接続が可能であることです。 128種類のデバイス 2つのバス路線のみを使用します。 各 IXNUMXC デバイスには、通信中の競合を避けるために独自の一意のアドレスがあります。 マスターデバイスがスレーブデバイスと通信する必要がある場合、単にスレーブデバイスのアドレスを含むメッセージを送信し、対応するデータを送信または要求します。
I2C インターフェイスを使用する場合、伝送速度が他のプロトコルに比べて比較的遅く、一般に 100 Kb/s ～ 400 Kb/s の範囲であることを考慮する必要がありますが、最近のバージョンではこの速度が 3.4 Mb/s まで向上しています。 。 この速度制限にもかかわらず、 I2Cは今でも非常に便利です 配線方式が簡素化され、複数のデバイスを接続できる柔軟性を備えているため、大量のデータ転送が必要ないアプリケーションに最適です。 他の通信プロトコルについてさらに詳しく知りたい場合は、次の記事を読むことをお勧めします。 SPIインターフェースの仕組み.
画面上の I2C 設定プロセス: 具体的な手順
I2C 構成プロセス まず、デバイスの SDA (データ) ピンと SCL (クロック) ピンを識別します。 これらのピンはそれぞれデータ転送とタイミング制御を担当します。 通常、これらはマイクロコントローラーの GPIO (汎用入出力) 拡張ポートにあります。 これらのピンをコントローラーと画面の間に正しく接続することで、正しい I2C 通信を確保できます。
通常、Wire ライブラリはマイクロコントローラーでのプログラミングに使用されます。 このライブラリは、通信の開始、データの書き込みと読み取りの関数を提供することにより、プログラミングを容易にします。 ヘッダーファイル ワイヤー.h コードに含める必要があり、その後に 2 進形式の IXNUMXC デバイス アドレスが続きます。 Wire.begin() コマンド マイクロコントローラーと画面間の通信を開始します。 データは Wire.write() コマンドを使用して送信され、Wire.read() は受信したデータを読み取ります。
最後に、画面へのデータの書き込みと読み取りを行うため、シーケンスは Wire.beginTransmission() コマンドで開始され、Wire.endTransmission() で終了します。 この最後の関数によって返される値を確認することが重要です。値 2 は、データが正しく送信されたことを示します。問題が見つかった場合、値 3、4、または XNUMX がそれぞれ返され、アドレス、受信したデータ、または 他のデバイス 答えなかった。 I2C エラーとその解決策の詳細については、次の記事を参照してください。 I2Cのトラブルシューティング.
I2C 経由でディスプレイを制御する場合の一般的なエラーと解決策
の適切な実装に関する知識の欠如 I2Cプロトコル 通常、これが XNUMX 本のケーブルで画面を制御しようとするときのエラーの主な原因です。 最も一般的なエラーは、このプロトコルがどのように機能するかを完全に理解していないこと、特に複数のデバイスを同じ通信回線に接続できることを考慮していないことに起因します。 また、マイクロコントローラー内で SDA (データ)、SCL (クロック) 接続を行うためのピンの切り替えや、プルアップ抵抗の必要性が見落とされることがあります。
制御に関して直面する可能性のある問題を解決するための最初のステップ スクリーンの I2C経由は 接続をチェックする。 これには、ケーブルの整合性の検証と、デバイスの SDA ピンおよび SCL ピンへの適切な接続の検証が含まれます。 SDA ピンはデータ転送を担当し、SCL は同期クロックの生成を担当することに注意してください。 私たちのガイドでは、 I2C接続を行う方法を参照すると、さらに詳しい情報が表示されます。
最後に、心に留めておくことが非常に重要です。 I2C 通信はソフトウェアに大きく依存します。これは、使用しようとしているディスプレイに正しい I2C ドライバー ライブラリを使用していること、およびすべてのソフトウェア構成が正しく実装されていることを確認する必要があることを意味します。 I2C をマスターするにはコードが不可欠なので、練習してください。要約すると、プロトコルをよく理解し、標準に準拠した正しい接続を確立し、設定を行うことをお勧めします。 ソフトウェアを正しく 画面制御用。
I2C インターフェイスによるディスプレイの効率の最大化: 実践的な推奨事項
I2C インターフェイスを使用してディスプレイを制御する際に最大の効率を達成するには、SDA (データ) と SCL (クロック) の XNUMX 本のケーブルだけが必要です。 実際、情報伝達を行うために必要なのはこのXNUMXつだけです。 と これらのケーブルを正しく実装すると、画面を制御できるようになります。 効率的に 多数の接続は必要ありません。 重要なのは、プロセスの最適化と簡素化です。
I2C インターフェイスを使用する主な利点の XNUMX つは、前述の XNUMX 本のケーブルだけで複数のデバイスを制御できることです。 さらに、終端抵抗を正しく選択すると、干渉が減少し、信号の品質が向上します。 I2C インターフェイスにより、効果的かつ簡素化された制御が可能になり、効率性が向上し、システムの設計が容易になります。
その実装と使用法について詳しく知るには、公式ドキュメントや、チュートリアルや専門のオンライン フォーラムなどのリソースを参照することをお勧めします。 利用可能なリソースを活用すると、I2C インターフェイスを通じて画面の使用と効率を最適化できます。 同様に、このタイプのインターフェイスの使用法と利点を完全に理解するには、次のような関連する技術用語を理解しておくと役立ちます。 I2C バスとは何か、およびその使用方法. I2C の世界に参入することは最初は複雑に思えるかもしれませんが、その取り扱いは思ったより簡単で、その利点は顕著です。 効率を最大化し、プロジェクトを最適化するには、その仕組みを理解することが重要です。