{"id":50701,"date":"2023-02-01T09:48:41","date_gmt":"2023-02-01T08:48:41","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/?p=50701"},"modified":"2023-02-22T13:56:38","modified_gmt":"2023-02-22T12:56:38","slug":"interface-zum-quadrat-i2c-bus-was-ist-das","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/interface-zum-quadrat-i2c-bus-was-ist-das\/","title":{"rendered":"Interface zum Quadrat. I2C-Bus &#8211; was ist das?"},"content":{"rendered":"<span class=\"span-reading-time rt-reading-time\" style=\"display: block;\"><span class=\"rt-label rt-prefix\">Lesezeit<\/span> <span class=\"rt-time\"> 3<\/span> <span class=\"rt-label rt-postfix\">min.<\/span><\/span>\t\t<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"50701\" class=\"elementor elementor-50701 elementor-21153\" data-elementor-post-type=\"post\">\n\t\t\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-49fc089d elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"49fc089d\" data-element_type=\"section\" data-e-type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-675924b4\" data-id=\"675924b4\" data-element_type=\"column\" data-e-type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-7902430a elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"7902430a\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p><b>I\u00b2C, oder Inter-Integrated Circuit, ist ein synchroner serieller Kommunikationsbus. Er wurde 1982 von Philips Semiconductor (heute das niederl\u00e4ndische Unternehmen NXP Semiconductors) entwickelt. Er wird h\u00e4ufig zur Verbindung von Peripherie-ICs mit geringerer Geschwindigkeit mit Prozessoren und Mikrocontrollern f\u00fcr die Kommunikation \u00fcber kurze Entfernungen verwendet, insbesondere innerhalb einer Platine. Alternativ wird I\u00b2C manchmal auch als I2C (I-two-C) oder IIC geschrieben.<\/b><\/p>\n<p>In der Computerarchitektur ist ein Bus (kurz f\u00fcr lateinisch omnibus) ein Kommunikationssystem, das Daten zwischen Komponenten innerhalb eines Computers oder zwischen Computern \u00fcbertr\u00e4gt. Der Begriff umfasst alle zugeh\u00f6rigen Hardwarekomponenten &#8211; zum Beispiel ein Kabel oder ein Glasfaserkabel &#8211; und die Software einschlie\u00dflich der Protokolle.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" style=\"font-family: var( --e-global-typography-text-font-family ), Sans-serif; font-weight: var( --e-global-typography-text-font-weight ); font-size: 1rem;\" src=\"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/bus-300x225.jpg\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" srcset=\"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/bus-300x225.jpg 300w, https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/bus.jpg 700w\" alt=\"Low Pin Count (LPC)\" width=\"300\" height=\"225\"><\/p>\n<figure>\n<figcaption>Winbond-Chip &#8211; LPC-Bus (Low Pin Count) , 1998 von Intel vorgestellt.<\/figcaption>\n<figcaption><br><\/figcaption>\n<figcaption><\/figcaption>\n<\/figure>\n<p>Bei den fr\u00fchen Computerbussen handelte es sich um parallele elektrische Leitungen mit mehreren Hardwareanschl\u00fcssen, aber der Begriff wird heute f\u00fcr jede physische Schaltung verwendet, die dieselbe logische Funktion wie ein paralleler elektrischer Bus erf\u00fcllt. Moderne Computerbusse k\u00f6nnen sowohl parallele als auch serielle Verbindungen verwenden und k\u00f6nnen in einer Multidrop- (bei der alle Komponenten in einem Stromkreis verbunden sind) oder Daisy-Chain-Topologie verdrahtet oder \u00fcber geschaltete Hubs verbunden sein, wie im Fall von USB.<\/p>\n<h2>Busse fr\u00fcher und heute<\/h2>\n<p>Fr\u00fche Computer enthielten einen eingebetteten Prozessor mit R\u00f6hren, eine Magnettrommel als Hauptspeicher sowie ein Lochband und einen Drucker zum Lesen und Schreiben von Daten. Moderne Systeme haben in der Regel einen Multi-Core-Prozessor, DDR4-SDRAM-Speicher, eine Festplatte f\u00fcr die sekund\u00e4re Datenspeicherung, eine Grafikkarte und einen&nbsp;<a href=\"\/596-lcd-tft-und-ips-displays\" target=\"_blank\" data-wpel-link=\"internal\">LCD-Bildschirm<\/a>&nbsp;und schlie\u00dflich eine Maus und eine Tastatur f\u00fcr die Interaktion und WiFi-Konnektivit\u00e4t. In beiden Beispielen \u00fcbertragen Computerbusse in der einen oder anderen Form Daten zwischen all diesen Ger\u00e4ten.<\/p>\n<p>In den meisten herk\u00f6mmlichen Computerarchitekturen sind der Prozessor und der Hauptspeicher eng miteinander verbunden. Der Mikroprozessor ist in der Regel ein einziger Chip, der an seinen Pins eine Reihe von elektrischen Verbindungen hat, mit denen eine &#8220;Adresse&#8221; im Hauptspeicher ausgew\u00e4hlt werden kann, und eine weitere Reihe von Pins, um die dort gespeicherten Daten zu lesen und zu schreiben. In den meisten F\u00e4llen haben die CPU und der Speicher gemeinsame Signalisierungsmerkmale und arbeiten synchron. Der Bus, der die CPU und den Speicher verbindet, ist eines der bestimmenden Merkmale des Systems und wird oft einfach als Systembus bezeichnet.<\/p>\n<p>Der in den fr\u00fchen 1980er Jahren entwickelte I2C-Standard zeichnete sich durch eine \u00dcbertragungsgeschwindigkeit von 100 kbps und einen 7-Bit-Adressraum aus. Schauen wir uns das mal genauer an.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/i2c-logo.png\" sizes=\"(max-width: 330px) 100vw, 330px\" srcset=\"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/i2c-logo.png 330w, https:\/\/botland.com.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/i2c-logo-273x300.png 273w\" alt=\"\" width=\"330\" height=\"362\"><\/p>\n<h2>I2C &#8211; Einleitung<\/h2>\n<p>Mehrere Wettbewerber wie Siemens (sp\u00e4ter ausgegliedert aus Infineon Technologies, heute Intels Forschungsabteilung f\u00fcr mobile Kommunikation), NEC, Texas Instruments, STMicroelectronics (fr\u00fcher SGS-Thomson), Motorola (sp\u00e4ter Freescale, heute mit NXP fusioniert), Nordic Semiconductor und Intersil haben seit Mitte der 90er Jahre kompatible I2C-Produkte auf den Markt gebracht. Im Gegensatz dazu ist der System Management Bus (SMBus), der 1995 von Intel definiert wurde, eine Untergruppe von I2C mit einer strengeren Anwendung. Moderne I2C-Systeme enthalten einige SMBus-Regeln und -Prinzipien und unterst\u00fctzen manchmal sowohl I2C als auch SMBus, wobei nur eine minimale Rekonfiguration durch die Ausgabe von Befehlen oder die richtige Verwendung von Ausgangspins erforderlich ist.<\/p>\n<h2>Interface Design I2C<\/h2>\n<p>Das I2C-Referenzdesign hat einen 7-Bit-Adressraum mit einer selten verwendeten 10-Bit-Erweiterung. Typische I2C-Busgeschwindigkeiten sind 100 kbit\/s im Standardmodus und 400 kbit\/s im Fastmodus. Es gibt auch einen Low-Speed-Modus von 10 kbit\/s, aber auch beliebig niedrige Taktfrequenzen sind zul\u00e4ssig. Neuere I2C-Versionen unterst\u00fctzen mehr Knoten und arbeiten mit h\u00f6heren Geschwindigkeiten (400 kbit\/s Fast Mode, 1 Mbit\/s Fast Plus Mode, 3,4 Mbit\/s High Speed Mode und 5 Mbit\/s Ultra Fast Mode). Diese Geschwindigkeiten werden eher in eingebetteten Systemen als in PCs verwendet. Typische Spannungen sind 5 V oder 3,3 V, aber auch Systeme mit anderen Spannungen sind akzeptabel.<\/p>\n<p>Die tats\u00e4chliche Nutzdatenrate ist niedriger, als die Spitzenbitrate allein vermuten l\u00e4sst. Wenn beispielsweise bei jeder Interaktion mit einem Slave ineffizienterweise nur 1 Byte an Daten \u00fcbertragen werden kann, betr\u00e4gt die Datenrate weniger als die H\u00e4lfte der Spitzenbitrate.<\/p>\n<p>Die Anzahl der Knoten, die an einem bestimmten I2C-Bus vorhanden sein k\u00f6nnen, ist durch den Adressraum und auch durch die Gesamtkapazit\u00e4t des Busses von 400 pF begrenzt, was die praktische Kommunikationsentfernung auf einige Meter beschr\u00e4nkt. Die relativ hohe Impedanz und die geringe St\u00f6rfestigkeit erfordern ein gemeinsames Massepotential, was wiederum die praktische Anwendung auf die Kommunikation innerhalb derselben Leiterplatine oder eines kleinen Platinensystems beschr\u00e4nkt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Der I2C-Bus ist einer der beliebtesten Standards f\u00fcr die lokale serielle Kommunikation in digitalen Ger\u00e4ten. 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