Guia Completo: Protocolos I²C & SPI no PIC Microcontrolador

Índice🔗

• ArquiteturaComparação entre Famílias PIC12, PIC16 e PIC18: Escolhendo a IdealEste guia detalhado analisa arquiteturas, desempenho e aplicações dos microcontroladores PIC12, PIC16 e PIC18, auxiliando em escolhas técnicas e econômicas. e Fundamentos
  • Protocolo I²C
  • Protocolo SPI
• ImplementaçãoEstrutura de Código em C para PIC: Definições e Convenções EssenciaisDescubra técnicas avançadas de programação em C para microcontroladores PIC. Aprenda otimização de memória, gestão de interrupções e depuração eficaz. em PIC
  • Configuração I²C
  • Configuração SPI
• Casos Práticos
• Análise Comparativa
• OtimizaçãoTeste de Estresse: Avaliando o PIC em Condições Extremas de UsoDescubra técnicas avançadas para qualificação e testes de sistemas embarcados em PIC, combinando normas, instrumentação e análise científica de dados. e Troubleshooting
• Recursos Adicionais

Arquitetura e Fundamentos🔗

Protocolo I²C

Topologia e Física do Barramento

Parâmetros Elétricos:

• Tensão de operação: 1.8V a 5.5V
• Cálculo de pull-up:

Exemplo: Para t<sub>r = 300ns e C_bus = 200pF → R ≈ 1.8kΩ

Modos Avançados:

• High-Speed (3.4 MHz)
• Ultra Fast-mode (5 MHz)
• Endereçamento 10-bit:

Byte 1: 11110XX X
Byte 2: XXXX XXXX

Protocolo SPI

Modos de Operação:

Técnicas de Conexão:

Implementação em PIC🔗

Configuração I²C

Inicialização para PIC18F4550:

void I2C_Init_Extended() {
    SSPCON1 = 0x28;       // Modo I²C Master
    SSPCON2 = 0x00;
    SSPADD = ((_XTAL_FREQ/4)/100000) - 1;
    TRISC3 = 1;           // SCL como entrada
    TRISC4 = 1;           // SDA como entrada
    SSPSTAT = 0x80;       // Disable slew rate
}
uint8_t I2C_Read_10bit(uint16_t addr) {
    // Primeiro byte: 11110 A9 A8 W
    I2C_Write((0xF0 | ((addr >> 8) & 0x03)) << 1);
    // Segundo byte: A7-A0
    I2C_Write(addr & 0xFF);
    // Leitura dos dados...
    return I2C_Read(NACK);
}

Configuração SPI

Conexão Daisy-Chaining:

void SPI_Send_DaisyChain(uint32_t data1, uint32_t data2) {
    CS = 0;
    // Envia 32 bits para dois dispositivos concatenados
    SPI_Transfer((data1 >> 24) & 0xFF);
    SPI_Transfer((data1 >> 16) & 0xFF);
    SPI_Transfer((data1 >> 8) & 0xFF);
    SPI_Transfer(data1 & 0xFF);
    SPI_Transfer((data2 >> 24) & 0xFF);
    SPI_Transfer((data2 >> 16) & 0xFF);
    SPI_Transfer((data2 >> 8) & 0xFF);
    SPI_Transfer(data2 & 0xFF);
    CS = 1;
}

Casos Práticos🔗

Sistema Multi-Sensor

Diagrama de Conexões:

PIC18F46K22
├─ I²C
│  ├─ BMP280 (Pressão) @0x76
│  └─ SHTC3 (Umidade) @0x70
└─ SPI
   ├─ MAX7219 (LED) CS=RB1
   └─ W25Q64 (Flash) CS=RB2

Leitura Simultânea:

void Read_All_Sensors() {
    // I²C - Pressão
    uint8_t press_data[3];
    I2C_Read_Array(0x76, 0xF7, press_data, 3);
    // SPI - Flash
    CS_FLASH = 0;
    SPI_Transfer(0x03); // Comando READ
    SPI_Transfer(0x00); // Endereço 24-bit
    SPI_Transfer(0x00);
    SPI_Transfer(0x00);
    uint8_t flash_data = SPI_Transfer(0xFF);
    CS_FLASH = 1;
}

Análise Comparativa🔗

Otimização e Troubleshooting🔗

Técnicas Avançadas

1. Buffer Circular para SPI:

#define BUFFER_SIZE 64
volatile uint8_t spi_buffer[BUFFER_SIZE];
volatile uint8_t buffer_index = 0;
void SPI_ISR() {
    spi_buffer[buffer_index++] = SSPBUF;
    if(buffer_index >= BUFFER_SIZE) buffer_index = 0;
}

2. Timeout Hardware para I²C:

T1CON = 0x30;       // Timer1 com prescaler 1:8
TMR1H = 0xFF;       // Timeout após 65535 ciclos
TMR1L = 0xFF;
T1CONbits.TMR1ON = 1;
while(!SSPSTATbits.BF && !TMR1IF);

Checklist de Depuração

1. Verificar níveis de tensão com multímetro

2. Testar comunicação em baixa velocidade (10 kHz para I²C)

3. Usar analisador lógico para capturar transações

Recursos Adicionais🔗

• EspecificaçãoEstrutura de Código em C para PIC: Definições e Convenções EssenciaisDescubra técnicas avançadas de programação em C para microcontroladores PIC. Aprenda otimização de memória, gestão de interrupções e depuração eficaz. Oficial I²C v6.0
• Guia de Timing SPI para PICs
• Calculadora Online de Pull-up I²C