Two-wire bus
"O que é isto ?"
Sistema de comunicação digital executado por somente duas linhas - Philips (*)
Autor: Eng David M Risnik
A aproximadamente 20 anos atrás a Philips , voltada a simplificar a comunicação digital entre dois dispositivos , desenvolveu um sistema bastante simples designado por I2C . Ele utiliza somente duas linhas de comunicação denominadas por: serial data SDA e serial clock SCL . As linhas SDA e SCL carregam somente informações digitais , e portanto operam dentro dos limites de 0 a 5 volts. Para que este sistema funcione corretamente , alguns protocolos bem definidos devem ser obedecidos , como por exemplo: o sinal de start (início da transmissão) , o sinal de stop (final da transmissão) , etc.
Hoje o protocolo I2C - pela sua simplicidade - tornou-se um standard em comunicação , e tem aplicação nos mais variados produtos , dentre eles: TVs , VCRs , áudio , etc. Em receptores de TV e vídeo , o exemplo mais prático é a comunicação entre o Tuner e o microprocessador , executando a sintonia e ajustes dos canais. Abrindo o esquema elétrico , você facilmente localiza as linhas SDA e SCL . Vou então apresentar as primeiras noções básicas para você familiarizar-se com esta comunicação.
A LINHA DE CLOCK - esta linha é quem fornece a cadencia para que a transmissão serial seja entendida. Por transmissão serial entendemos que as informações serão enviadas uma após a outra - serialmente - atravéz da mesma linha digital. Nesta tarefa é a linha de clock quem identifica quando um dado (um bit) pode ser considerado válido - esta situação sempre é definida quando a linha de clock está alta (nível lógico alto). Portanto , sempre que a linha de clock SCL estiver alta , saberemos que a linha SDA possue um dado válido (nível lógico 1 ou 0).
O SINAL DE START - para dar início a uma transmissão o seguinte protocolo deverá ser reconhecido: enquanto a linha SCL se mantém em nivel lógico alto , a linha SDA deve passar de nivel alto para baixo (transição).Esta é a Start condition.
ENDEREÇAMENTO - A comunicação I2C permite conexão com diversos periféricos que passam a ser identificados por um endereço. Para este propósito foram reservados 10 bits após o sinal de start . Sómente ao circuito endereçado é que será dirigida a transferencia de dados .
O SINAL DE STOP - para dar fim a uma transmissão o seguinte protocolo deverá ser reconhecido: enquanto a linha SCL se mantém em nivel lógico alto , a linha SDA deve passar de nivel baixo para alto (transição). Esta é a Stop condition.
MASTER - SLAVE : em qualquer comunicação (transferencia de dados) sempre podemos distinguir dois circuitos: a) o principal - encarregado de gerenciar o sistema - (normalmente o microprocessador) - designado por MASTER , e b) o(s) secundários que serão comandados por ele - designados por Slaves (escravos).
PROTOCOLO - é um padrão muito bem definido utilizado para que não haja êrros na transferencia de dados. Para isto são definidas as condições que devem ser reconhecidas (ACKNOWLEDGE). O sinal de reconhecimento é quem permite a fluencia da transferencia dos dados. Assim , por exemplo , após a condição de Start e o endereçamento estarem concluidos , o estágio (escravo) selecionado deverá fornecer o sinal de reconhecimento (ACK).
LINHAS ABERTAS - assim como na comunicação por telefone , as linhas I2C também exibem uma condição especifica que as identifica como: desocupadas - pronto para uso. Esta condição é caracterizada por ambas apresentarem nivel lógico alto. Isto é garantido pelos resistores de pull-up , pois os dispositivos I2C somente possuem a condição de abaixa-las (nivel lógico zero) . Assim , em condição de desuso (nenhuma transferencia de sinal sendo processada) estas linhas são deixadas livres , e apresentam nivel lógico alto , pela presença dos resistores de pull-up.
TAXA DE TRANSFERENCIA - uma das vantagens do padrão I2C é que êle não fixa a velocidade de transmissão (frequencia) , pois ela será determinada pelo circuito MASTER (transmissão do SCL).
Operação dos tuners
O seletor de canais ou tuners dos modernos aparelhos de TV , operam por sintetização de frequencias , conhecido por PLL . Vamos recaptular como funciona um tuner . O sinal captado pela antena contem a informação de todos os canais disponíveis . Para selecionarmos somente um (o canal desejado) , utilizamos o principio do BATIMENTO HETERODINO . Um oscilador local é sintonizado numa frequencia tal que ao provocar o batimento com o sinal da antena (todas as emissoras juntas) vai produzir somente uma frequencia intermediaria (FI) - q ue será então amplificada pelo canal de FI. Este oscilador local era controlado por uma tensão DC atuando sobre um diodo Varicap . Nos tuners atuais este oscilador local opera de forma digital por divisão de frequencia (PLL) a partir de um cristal . A frequencia desejada para sintonizar um canal é enviada (via I2C) pelo microprocessador (linhas SCL/SDA), na forma de uma algoritmo divisor. Assim , informado este divisor , o PLL vai "gerar" ou sintetizar esta frequencia local exata .
Através de software , armazena-se uma "tabela" de valores que correspondem a faixa de canais especifica (ex: ar / cabo ) . Quando você seleciona um determinado canal pelo número (ex: canal 31 - cabo) , o microprocessador vai consultar esta tabela , e remete via I2C o algoritmo encontrado ao tuner . É oportuno lembrar que existem outros sistemas de comunicação de dados que ainda são utilizados (pouco) , como por exemplo o conhecido por three wire (três fios) : clock / data / enable . Neste sistema a necessidade do endereçamento é substituida pelo terceiro fio que habilita (enable) o dispositivo ! Daí a imposição de haver um sinal de enable (um fio) para cada periferico isoladamente , o que contribui para o aumento do número de linhas solicitadas do micro (maior número de terminais).
OUTRAS FUNÇÕES
Além do tuner , outros controles que podem ser feitos via I2C em um Tv , são : controle de volume , brilho , contraste , cor , nitidez , saturação . Ajuste de fábrica , ou pré-sets também já se utilizam desta técnica . Desta forma , os ajustes "mecânicos" (trim-pot / micro swthich / potenciometros) já podem ser considerados "coisa do passado".
OS DOIS LADOS DA MOEDA
Não obstante o grande avanço tecnológico obtido nesta área , especificamente com o advento dos micro-processadores , hoje quase que utilizados em 100% dos aparelhos eletrônicos , o outro lado da moeda foi penalizado drásticamente : os técnicos de rua e/ou rêdes autorizadas! Porque ? simples: dificilmente uma oficina de reparos estará suficientemente equipada (equipamentos e mão de obra especializada) para prestar assistencia corretiva nestes aparelhos. Normalmente a opção será a substituição completa da placa problemática ! Vivenciamos a época em que a diferença entre um custo de manutenção e o de um aparelho novo (e seus benefícios) cada vez se aproximam mais . Portanto , antes de executar (ou autorizar) um reparo , confirme se esta será realmente a melhor opção !
(*) Maiores informações : http://www-us2.semiconductors.philips.com/i2c
