Introduzione a I2C e SMBus¶
I²C (letteralmente “I al quadrato C” e scritto I2C nella documentazione del kernel) è un protocollo sviluppato da Philips. É un protocollo a 2 fili (a velocità variabile, solitamente fino a 400KHz, e in modalità alta velocità fino a 5 MHz). Questo protocollo offre un bus a basso costo per collegare dispositivi di vario genere a cui si accede sporadicamente e utilizzando poca banda. I2C è ampiamente usato nei sistemi integrati. Alcuni sistemi usano varianti che non rispettano i requisiti originali, per cui non sono indicati come I2C, ma hanno nomi diversi, per esempio TWI (Interfaccia a due fili), IIC.
L’ultima specifica ufficiale I2C è la “Specifica I2C-bus e manuale utente” (UM10204) pubblicata da NXP Semiconductors, al momento della scrittura si tratta della versione 7
SMBus (Bus per la gestione del sistema) si basa sul protocollo I2C ed è principalmente un sottoinsieme di protocolli e segnali I2C. Molti dispositivi I2C funzioneranno su SMBus, ma alcuni protocolli SMBus aggiungono semantica oltre quanto richiesto da I2C. Le moderne schede madri dei PC si affidano a SMBus. I più comuni dispositivi collegati tramite SMBus sono moduli RAM configurati utilizzando EEPROM I2C, e circuiti integrati di monitoraggio hardware.
Poiché SMBus è principalmente un sottoinsieme del bus I2C, possiamo farne uso su molti sistemi I2C. Ci sono però sistemi che non soddisfano i vincoli elettrici sia di SMBus che di I2C; e altri che non possono implementare tutta la semantica o messaggi comuni del protocollo SMBus.
Terminologia¶
Il bus I2C connette uno o più circuiti integrati controllori a dei dispositivi.
Un semplice Bus I2C¶
Un circuito integrato controllore (controller) è un nodo che inizia le
comunicazioni con i dispositivi (targets). Nell’implementazione del kernel
Linux è chiamato adattatore o bus. I driver degli adattatori si trovano
nella sottocartella drivers/i2c/busses/.
Un algoritmo contiene codice generico che può essere utilizzato per
implementare una intera classe di adattatori I2C. Ciascun driver dell’
adattatore specifico dipende da un driver dell’algoritmo nella sottocartella
drivers/i2c/algos/ o include la propria implementazione.
Un circuito integrato dispositivo è un nodo che risponde alle comunicazioni quando indirizzato dal controllore. In Linux è chiamato client. Nonostante i dispositivi siano circuiti integrati esterni al sistema, Linux può agire come dispositivo (se l’hardware lo permette) e rispondere alla richieste di altri controllori sul bus. Questo verrà chiamato dispositivo locale (local target). Negli altri casi si parla di dispositivo remoto (remote target).
I driver dei dispositivi sono contenuti in una cartella specifica per la
funzionalità che forniscono, ad esempio drivers/media/gpio/ per espansori
GPIO e drivers/media/i2c/ per circuiti integrati relativi ai video.
Per la configurazione di esempio in figura, avrai bisogno di un driver per il tuo adattatore I2C e driver per i tuoi dispositivi I2C (solitamente un driver per ciascuno dispositivo).
Sinonimi¶
Come menzionato precedentemente, per ragioni storiche l’implementazione I2C del kernel Linux usa “adatattore” (adapter) per i controllori e “client” per i dispositivi. Un certo numero di strutture dati usano questi sinonimi nei loro nomi. Dunque, durante le discussioni riguardanti l’implementazione dovrete essere a coscienza anche di questi termini. Tuttavia si preferiscono i termini ufficiali.
Terminologia obsoleta¶
Nelle prime specifiche di I2C, il controllore veniva chiamato “master” ed i dispositivi “slave”. Questi termini sono stati resi obsoleti con la versione 7 della specifica. Inoltre, il loro uso viene scoraggiato dal codice di condotta del kernel Linux. Tuttavia, potreste ancora trovare questi termini in pagine non aggiornate. In generale si cerca di usare i termini controllore e dispositivo.