커넥터 동물원: I2C 생태계

Sep 14, 2023

I2C는 훌륭한 인터페이스입니다. 4개의 와이어와 2개의 GPIO만으로 수많은 센서와 장치를 병렬로 연결할 수 있습니다! I2C는 기본적으로 모든 전화, 노트북, 데스크톱 및 내부에 몇 개 이상의 IC가 있는 모든 장치에서 사용되는 것을 볼 수 있으며 대부분의 마이크로 컨트롤러는 하드웨어에 I2C 지원 기능이 내장되어 있습니다. 결과적으로 I2C를 사용할 수 있는 흥미롭고 유용한 장치가 무수히 많습니다. 때때로 제조업체를 상대하는 회사에서는 표준화된 핀아웃과 커넥터를 사용하여 자신이 생산하는 I2C 장치 브레이크아웃을 위한 플러그 앤 플레이 인터페이스를 만듭니다.

표준 핀아웃을 따르는 것이 자신만의 핀아웃을 만드는 것보다 훨씬 낫습니다. 중국의 일반 I2C 모듈에서 일관되지 않은 핀 헤더 핀아웃에 대한 경험은 확실히 이를 반영할 것입니다. 모듈의 실크스크린을 보고 핀 헤더를 납땜하는 일반적인 장애물과 달리, 몇 달러에 구입한 MPU9050, MLX90614 또는 HMC5883L 브레이크아웃에 단일 I2C 전달 커넥터를 연결할 수 있다면 정말 멋지지 않을까요? 암 헤더를 올바른 핀에 조심스럽게 배열합니까?

다른 표준과 마찬가지로 I2C-on-a-connector 규칙에 관해서는 둘 이상이 있고 모두 장단점이 있다고 정확하게 추측할 수 있습니다. 15개는 아니지만 확실히 6개 반은 있습니다! 이들은 대부분 상호 호환되며 이를 사용한다는 것은 매우 강력한 주변 장치에 쉽게 액세스할 수 있음을 의미합니다. 사소한 차이만 있고 가장 많이 접하게 될 두 생태계부터 시작해보세요!

4핀 JST-SH(1mm 피치) 커넥터를 기반으로 하는 두 가지 I2C 모듈 에코시스템이 있으며 상호 교환이 매우 쉽습니다! 그 중 하나는 Sparkfun의 QWIIC이고 다른 하나는 Adafruit의 STEMMA QT('큐티'로 발음)입니다. JST-SH 4핀 커넥터 몇 개만 준비되어 있으면 둘 다 PCB에 쉽게 추가할 수 있습니다. 게다가 Adafruit와 Sparkfun 커넥터는 핀아웃이 동일합니다!

사용되는 커넥터는 1mm 피치의 표면 실장형 JST-SH입니다. JST 제품군은 SR/SH이고 원래 JST 부품의 부품 번호는 SM04B-SRSS-TB이지만 "1x4P SH 1mm" 검색어를 사용하면 LCSC에서 동일한 치수의 저렴한 타사 커넥터를 찾을 수 있습니다. QWIIC와 STEMMA 모두 자신만의 디자인을 할 때 참고할 수 있는 페이지가 있습니다. 이제 둘 사이의 차이점은 무엇입니까?

QWIIC는 호스트(예: 전력을 제공하는 MCU 보드)와 장치(예: 전력을 소비하는 센서) 측 모두에서 3.3V로 제한합니다. 이는 합리적인 결정이며 많은 작업을 단순화합니다. 오늘날 우리가 사용하는 대부분의 장치는 3.3V이므로 레벨 변환 문제는 거의 들어본 적이 없습니다. 아마도 궁극적으로 1.8V로의 전환이 이를 뒤흔들겠지만, 아직 거기에 도달하지 못했고, 어쨌든 거기에 도달하면 LED 순방향 전압과 같은 요소로 인해 우리 프로젝트에서 일종의 1.8V보다 높은 레퍼런스가 필요할 것입니다. 따라서 단일 커넥터에 3.3V 전력과 2개의 3.3V 로직 레벨 I2C 신호가 간단하고 간단하게 제공됩니다. 추가 구성 요소 없이 커넥터 자체만으로 QWIIC를 센서나 MCU 보드에 이미 추가할 수 있을 것입니다!

이와 대조적으로 STEMMA QT는 다른 Adafruit 제품과 마찬가지로 가능한 교육 및 편의 가치를 확장하도록 구축되었습니다. 따라서 3.3V~5V 전력 및 논리 레벨 범위에서 작동하도록 설계된 장치를 사용하여 5V 호스트를 허용하므로 Arduino Uno가 게임에서 제외되지 않습니다. 이는 모든 모듈에 AP2112K 또는 MIC5219와 같은 저드롭아웃 전압 조정기가 있어 보드에 3.3V를 공급할 때 거의 3.3V를 유지하는 데 도움이 되기 때문에 가능합니다. Arduino Uno와 같은 5V 호스트를 제외하면 추론은 간단합니다. , STEMMA 장치를 I2C에 능숙한 서보 또는 RGB 스트립과 같은 전력 소모가 많은 장치와 연결하고 싶을 수도 있습니다. 간단히 말해서, 어떤 종류의 체인을 사용하든 무엇이든 연결하면 마법의 연기가 새어나와서는 안 됩니다. 이는 제조업체 프로젝트의 TODO 목록에 거의 없는 사건입니다. STEMMA QT의 또 다른 장점은 장치 보드 크기의 표준화입니다. 새 센서가 도착하기도 전에 프로젝트에 기계적으로 쉽게 통합할 수 있으며 STEMMA Qt 3D 인쇄 가능 핫스왑 소켓과 같은 멋진 해킹이 가능해집니다!