Teoria di misure per l'automazione

Caratteristiche FireWire USB

Velocità di trasferimento dati: 400 Mbps 480 Mbps

Numero di dispositivi: 63 127

Hot plug and play: Si Si

Dispositivi isocroni: Si Si

Bus power: Si Si

Tipo di bus: Seriale Seriale

Bus termination required: No No

Doppino schermato intrecciato a 6 fili: Doppino schermato intrecciato a 4

Tipo di cavi: (1 coppia per l'alimentazione e 2 fili per lo scambio dati) (1 coppia per l'alimentazione e 1 coppia per lo scambio di dati)

Networkable: Si Si

Topologia della rete: Daisy chain Hub

Eccetto che per le velocità i due bus sono alquanto simili e proprio questo ha fatto la differenza: FireWire oggi ricopre il campo audio/video dove era attesa l'alta velocità per consentire trasmissioni real-time mentre USB ricopre tutte quelle applicazioni dove l'alta velocità non è fondamentale e si preferisce avere un costo più basso.

La FireWire ha notevoli risorse in quanto lo standard successivo ovvero l'IEEE 1394b ha portato la

Philips.L'I2C è usato per comunicare con dispositivi in cui semplicità e basso costo sono prioritari rispetto alla velocità di trasmissione. Applicazioni comuni sono: accesso a Memoria flash ed EEPROM che mantengono i dati memorizzati anche quando non sono alimentate; accesso a DAC a bassa velocità; accesso a ADC a bassa velocità; cambiamento del settaggio nei monitor; variazione del volume in altoparlanti intelligenti; controllo di display come nei telefoni cellulari; lettura e diagnostica di sensori come, ad esempio, sensori di temperatura o velocità di ventilatori; attivazione e spegnimento dell'alimentazione di componenti di un sistema elettronico. Prima dell'avvento del bus seriale I2C, le soluzioni che vengono adottate per permettere la comunicazione tra un microcontrollore e le periferiche esterne fanno generalmente uso di una comunicazione parallela. Per tale ragione il bus su cui deve viaggiare l'informazione è

costituito da molti fili. Fin quando bisogna collegare una sola periferica al microcontrollore i problemi legati alla presenza di molte linee possono essere tenuti sotto controllo. Qualora le periferiche dovessero essere più di una, far giungere il bus ad ogni periferica può diventare un problema. Un semplice bus ad otto linee comporta comunque la presenza ad ogni integrato di almeno altrettanti pin necessari per la comunicazione. Questo significa che le dimensioni dell'integrato vengono ad essere dipendenti dalla dimensione del bus stesso. Ciò comporta che lo stesso PCB (Print Circuit Board) sul quale andrà montato l'integrato sarà più grande e quindi più costoso. Questi problemi vengono interamente superati dal bus I2C, che permette una comunicazione tra periferiche con due sole linee, più quella di massa comune. Il pin WP (Write Protect) serve a proteggere il chip in scrittura ed evitare di cancellare i dati scritti nel

I2C bus è uno standard seriale che a differenza del protocollo RS2323, che permette un collegamento punto-punto tra due sole periferiche, permette di collegare sullo stesso bus un numero elevato di periferiche, ognuna individuata da un proprio indirizzo (comunicazione a stella).

Un notevole vantaggio dei dispositivi che fanno uso del bus I2C è quello della loro semplicità d'uso. Infatti tutte le regole del protocollo che bisogna rispettare per una corretta comunicazione vengono gestite a livello hardware, dunque il progettista non si deve preoccupare di nulla. La prima versione del bus I2C permette di trasmettere fino a 100Kbit/s (modalità standard). Questa velocità è stata portata a 400Kbit/s nelle modifiche apportate nel 1992 (modalità veloce). Nel 1998 la velocità è stata portata fino a 3.4Mbit/s (modalità ad alta velocità).

Il bus I2C è un bus seriale che, come detto, necessita di sole due linee.

1. Esempio di corretta ricezione
2. Esempio di corretta ricezione

Bus Seriale SPI

Il protocollo SPI o meglio l'interfaccia SPI, venne originariamente ideata dalla Motorola (ora Freescale) a supporto dei propri microprocessori e microcontrollori. A differenza dello standard I2C ideato dalla Philips, l'interfaccia SPI non è stata mai standardizzata; ciononostante è divenuta di fatto uno standard. Il non avere delle regole ufficiali ha portato all'aggiunta di molte caratteristiche ed opzioni che vanno opportunamente selezionate ed impostate al fine di permettere una corretta comunicazione tra le varie periferiche interconnesse.

L'interfaccia SPI descrive una comunicazione singolo Master singolo Slave, ed è di tipo sincrono e full-duplex. Il clock viene trasmesso con una linea dedicata (non necessariamente una trasmissione sincrona ha una linea dedicata al clock) ed è possibile sia trasmettere che ricevere dati in contemporanea.

L'interfaccia presenta inoltre 4 linee di collegamento

(esclusa la massa comunque necessaria), per cui lostandard SPI è anche noto come 4 Wire Interface. È compito del Master avviare la comunicazione e fornireil clock allo Slave. La nomenclatura delle varie linee può variare a seconda del costruttore. È necessarioconsultare il datasheet del componente che si intende utilizzare in caso di dubbi:

• SCLK - SCK: Serial Clock (emesso dal master);
• SDI – MISO – SOMI – DI - SO: Serial Data Input, Master Input Slave Output (ingresso per il master euscita per lo slave);
• SDO – MOSI – SIMO – DO – SI: Serial Data Output, Master Output Slave Input (uscita dal master);
• CS – SS – nCS – nSS – STE: Chip Select, Slave Select, emesso dal master per scegliere con qualedispositivo slave vuole comunicare (dalla figura, il segnale SS negato, si comprende che per comunicarecon il dispositivo slave deve venire messo a livello logico basso);

Il segnale Slave

Select (SS) non è sempre presente nei microcontrollori che possiedono l'interfaccia SPI e per la sua implementazione è necessario distinguere due casi.

Se il microcontrollore è impostato per lavorare come Master, lo Slave Select deve essere opportunamente abilitato prima dell'avvio della comunicazione con lo Slave. Il suo corretto utilizzo può cambiare a seconda della modalità di trasmissione utilizzata (si veda di seguito). Frequentemente i microcontrollori in modalità Master fanno uso di semplici I/O generici che vengono assegnati uno per periferica.

Se invece il microcontrollore è impostato per lavorare come Slave, lo Slave Select ha lo scopo di abilitare il microcontrollore al fine di permettergli una corretta comunicazione. Quando il segnale SS non è presente si fa spesso uso di un ingresso con interruzione, in maniera da poter prontamente individuare la richiesta del Master di avviare la comunicazione. Si ricorda che il

• Permette di selezionare uno specifico Slave all'interno di un bus SPI.
• Quando il segnale SS è attivo (basso), il Slave selezionato risponde alle richieste del Master.
• Quando il segnale SS è disattivato (alto), tutti gli Slave condividono la linea MISO.
• In questo caso, il disabilitare il segnale SS porta l'uscita MISO dello Slave in uno stato di alta impedenza.