COMUNICACIONES - ¿Cómo funcionan? - Parte 3 - El protocolo I2C

Summary

Este vídeo de la serie sobre comunicaciones digitales explica el protocolo I2C, ampliamente utilizado en circuitos integrados y dispositivos como Arduino. A diferencia de los protocolos asíncronos, I2C es síncrono y utiliza una señal de reloj común para sincronizar el emisor y receptor. Se detalla cómo funciona la red con maestros y esclavos, la estructura de los mensajes y cómo se lee y escribe datos en dispositivos como sensores. Además, se explora cómo se puede ajustar la velocidad de transmisión y se sugiere experimentar con diferentes dispositivos para comprender mejor el protocolo.

Takeaways

• 📡 El protocolo I2C es diferente del protocolo UART, aunque ambos son ampliamente utilizados en circuitos integrados.
• ⏰ A diferencia de UART, I2C es un protocolo síncrono, lo que significa que el emisor y receptor se mantienen en sincronía mediante una señal de reloj común.
• 🔀 I2C permite la conexión de múltiples dispositivos en el mismo bus de datos utilizando un sistema de direccionamiento.
• 🧑‍🏫 La red en I2C se organiza entre maestros y esclavos, donde el maestro gestiona la transmisión de datos y los esclavos solo responden cuando el maestro se los pide.
• ✉️ El mensaje en I2C comienza con un bit de inicio, seguido de los bits de dirección del esclavo, un bit de lectura/escritura, y finalmente los datos.
• 🔧 Cada esclavo tiene una dirección única que puede estar determinada de fábrica o configurada mediante código o pines físicos.
• 📊 Para leer datos de un dispositivo, como un sensor, se especifica el registro de memoria donde están almacenados los datos.
• 📈 Usando un analizador lógico, se pueden visualizar los bits transmitidos por las líneas de datos y reloj para confirmar que la transmisión es correcta.
• ⏩ La velocidad de transmisión en I2C puede ajustarse modificando la frecuencia de la señal de reloj, lo que permite aumentar o disminuir la rapidez de los datos.
• 🖥️ Los dispositivos que usan el protocolo I2C, como sensores y pantallas OLED, pueden configurarse y controlarse usando bibliotecas como 'Wire' en Arduino.

Q & A

¿Qué es el protocolo I2C y cómo se diferencia del protocolo SPI?

El protocolo I2C (Inter-Integrated Circuit) es un protocolo de comunicación sincrono que permite la conexión de múltiples dispositivos a un mismo bus de datos. Se diferencia del protocolo SPI (Serial Peripheral Interface) en que este último es asíncrono y se centra en asegurarse de que los datos se transmitan sin que el emisor y receptor se pierdan, utilizando señales de inicio y fin de mensaje.

¿Qué significa 'maestro' y 'esclavo' en el contexto del protocolo I2C?

En el protocolo I2C, el 'maestro' es el dispositivo que dirige la red y gestiona cuándo se envían y reciben datos, mientras que los 'esclavos' son los dispositivos que no pueden enviar datos al maestro sin ser solicitados.

¿Cómo se identifica cada dispositivo conectado a un bus I2C?

Cada dispositivo conectado a un bus I2C tiene una dirección única que normalmente está determinada de fábrica o se puede ajustar mediante código o conectando una serie de pines físicos.

¿Cuál es la estructura de un mensaje en el protocolo I2C?

La estructura de un mensaje I2C comienza con un bit de inicio seguido de la dirección del esclavo, el bit de lectura/escritura y un bit de confirmación. Luego, se pueden enviar bytes de datos y comandos específicos del dispositivo.

¿Qué hace el bit de confirmación en un mensaje I2C?

El bit de confirmación indica que los bits de dirección y lectura/escritura han sido recibidos correctamente por el esclavo y que está listo para recibir más datos.

¿Cómo se lee información de un sensor que utiliza el protocolo I2C?

Para leer información de un sensor I2C, se inicia una transmisión con el bit de dirección del esclavo y el bit de escritura a 0. Luego, se escribe el número del registro del sensor que se desea leer y se inicia una nueva transmisión en modo lectura para recibir los datos.

¿Qué es el bit de dirección y qué representa en el protocolo I2C?

El bit de dirección en I2C es una secuencia de 7 bits que identifica al esclavo con el que se desea comunicarse. Estos bits, junto con el bit de lectura/escritura, forman un byte completo que indica al esclavo si se pretende escribir o leer información.

¿Qué es la velocidad de transmisión en el protocolo I2C y cómo se puede cambiar?

La velocidad de transmisión en I2C se refiere a la rapidez con la que se envían los datos. Se puede cambiar la velocidad modificando la frecuencia de la señal de reloj mediante la función 'setClock' de la librería Wire en Arduino.

¿Cuál es la frecuencia de reloj por defecto en el protocolo I2C y cómo afecta aumentarla?

La frecuencia de reloj por defecto en el protocolo I2C es de 100 kilohercios. Aumentar la frecuencia puede reducir el tiempo de transmisión de los mensajes, pero también puede provocar fallos si se sobrepasa la capacidad del microprocesador, disminuyendo la fiabilidad del sistema.

¿Cómo se puede verificar que la comunicación I2C esté funcionando correctamente?

Se puede verificar que la comunicación I2C esté funcionando correctamente utilizando un analizador lógico conectado a la línea de datos y la línea de reloj para observar los bits reales que se transmiten y compararlos con los esperados.