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Muchos de los equipos
electrónicos que nos llegan al taller incluyen circuitos
integrados con el bus I2C, como por ejemplo, las memorias
24Cxx, los procesadores de señal o "jungla"
en televisores (LA7610, TA1223, DTC810,...),
codificadores de video de reproductores de DVD (SAA 7128,
TC 90A32F,...), preamplificadores de video en monitores
(KB 2502), etc.
Muchas veces al reparar estos equipos nos encontramos con
la dificultad de no comprender la lógica de estos
circuitos, lo que nos impide realizar un buen
diagnóstico.
Lo que sigue es una breve descripción del bus I2C y
algunas recomendaciones para diagnosticar fallas en el
bus.
Las
características más salientes del bus I2C son:
- Se necesitan
solamente dos líneas, la de datos (SDA) y la de
reloj (SCL).
- Cada dispositivo
conectado al bus tiene un código de dirección
seleccionable mediante software. Habiendo
permanentemente una relación Master/ Slave entre
el micro y los dispositivos conectados
- El bus permite la
conexión de varios Masters, ya que incluye un
detector de colisiones.
- El protocolo de
transferencia de datos y direcciones posibilita
diseñar sistemas completamente definidos por
software.
- Los datos y
direcciones se transmiten con palabras de 8 bits.
Funcionamiento del
bus I2C
Como dijimos, las líneas SDA y SCL transportan
información entre los dispositivos conectados al bus
(ver: Figura 1).
Cada dispositivo es reconocido por su código
(dirección) y puede operar como transmisor o receptor de
datos.
Además, cada dispositivo puede ser considerado como
Master o Slave.
El Master es el
dispositivo que inicia la transferencia en el bus y
genera la señal de Clock.
El Slave (esclavo) es el dispositivo direccionado.
Las líneas SDA (serial Data) y SCL (serial Clock) son bidireccionales, conectadas al positivo de la
alimentación a través de las resistencias de pull-up.
Cuando el bus está libre, ambas líneas están en nivel
alto.
La transmisión bidireccional serie (8-bits) de datos
puede realizarse a 100Kbits/s en el modo
standard o 400 Kbits/s en el modo rápido.
La cantidad de dispositivos que se pueden conectar al bus
está limitada, solamente, por la máxima capacidad
permitida: 400 pF.
Condiciones de
START y STOP:
Antes de que se establezca un intercambio de datos entre
el circuito Master y los Esclavos, el Master debe
informar el comienzo de la comunicación (condición de
Start): la línea SDA cae a cero mientras SCL permanece
en nivel alto. A partir de este momento comienza la
transferencia de datos. Una vez finalizada la
comunicación se debe informar de esta situación
(condición de Stop). La línea SDA pasa a nivel alto
mientras SCL permanece en estado alto. Ver Figura 2
Transferencia de
datos:
El Maestro genera la condición de Start.
Cada palabra puesta en el bus SDA debe tener 8 bits, la
primera palabra transferida contiene la dirección
del Esclavo seleccionado.
Luego el Master lee el estado de la línea SDA, si vale 0
(impuesto por el esclavo), el proceso de transferencia
continúa. Si vale 1, indica que el circuito direccionado
no valida la comunicación, entonces, el Maestro genera
un bit de stop para liberar el bus I2C.
Este acuse de recibo se denomina ACK (acknowledge) y es
una parte importante del protocolo I2C.
Al final de la transmisión, el Maestro genera la
condición de Stop y libera el bus I2C, las líneas SDA y
SCL pasan a estado alto.
Fallas en el bus:
Ante un falla en el funcionamiento de alguno de los
integrados conectados al bus y antes de probar cambiando
CIs, tenemos que hacer algunas verificaciones.
Como primera medida comprobamos el estado de las
resistencias de pull up.
Luego con una punta lógica verificamos que cuando el bus
está inactivo, las dos líneas se encuentren en estado
alto.
A continuación, chequeamos que el Máster direccione
alguno de los integrados, esta verificación también
podemos hacerla con la punta lógica, pero tengamos en
cuenta dos cosas: con la punta lógica solamente estamos
detectando actividad en el bus, pero no podemos saber si
se lleva a cabo satisfactoriamente.
En segundo lugar, si hay más de un integrado conectado
al bus, no podremos determinar cuál de ellos está
siendo solicitado.
Para analizar más a fondo las comunicaciones y avanzar
en el diagnóstico, tendremos que contar con un
osciloscopio digital o construir un sencillo probador con
unos pocos componentes (ver: Analizador
del bus I2C).
Un caso especial son las
memorias 24Cxx que trabajan con el protocolo I2C y son
utilizadas en televisores, monitores, reproductores de
DVD, etc.
Será muy útil hacer un back up de cada una de las
memorias que llegan a nuestro taller, en muchos casos nos
puede interesar copiarlas sin desoldarlas del circuito y
sin necesidad de la PC, para lo cual podemos utilizar el
probador mencionado anteriormente (para más información
ver Proyectos en CeCaT).
Si utiliza una PC, puede
construir el Programador de EEPROM (24Cxx y
24LCxx)
En algunos casos nos
encontraremos con microcontroladores que tengan más de
un bus I2C, aplicaremos la misma lógica de análisis
indicada anteriormente pero teniendo en cuenta que en
este caso puede haber comunicación en tiempo compartido.
Eduardo Coquet
ecoquet@hotmail.com
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