【コラム】

セカンド・オピニオン

129 バスのアーキテクチャ - 過去から未来へ(90)

 

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シンプルなバス(その8):I2C(その1)

前回まで紹介したSPIと並んで普及するシンプルなバスといえば、I2Cであろう。I2Cは元々Philipsが同社のテレビ向けに開発したバスで、要するにテレビの内部回路に使うチップ同士を接続するためのものである。1992年にSpecification Version 1.0がリリースされ、その後1998年にVersion 2.0、2000年にはVersion 2.1がリリースされる。このVersion 2.1が現在のところI2Cの最新版である。

I2CバスのI2Cとは、Inter-IC Controlの略で、元々は150を超えるPhilipsのCMOSやBipolarタイプのICを相互接続するという目的からこの名前が付いているが、今ではI2C-Busと呼ぶほうが普通である。そのI2C、特徴的なのは2線式のインタフェースな事だ。必要なのはSDA(Serial Data Link:なぜSDLでないのかは謎だ)とSCL(Serial Clock Line)の2つで、図1の様な構造で全てのデバイスがパラレルに接続される形になっている。

図1

このI2Cに関しSpecificationでは、

  • 多くの実装例があるため、新規にデバイスを作った場合でも対応が簡単
  • I2Cインタフェースは多くのチップに既に搭載されているので、新規にバスインタフェースを起こす必要がない
  • ソフトウェアからのハンドリングが容易
  • 様々なアプリケーションに適用可能
  • 設計時間を節約できる
  • I2Cバスにデバイスを追加/削除した場合でも他に影響を及ぼさない
  • エラー診断やデバッグが簡単で、トレースも容易
  • I2Cバスに関わる部分のソフトウェアを再利用可能

といったあたりをメリットに挙げているが、何しろ2線式インタフェースだから、配線が容易で低コストなのが最大のメリットと言えるだろう。ちなみにI2Cはあくまでオンボードのバスインタフェースで、またPCIの様に着脱は考えていない(とはいえ、実際にはコネクタ経由でI2Cの接続を行っているケースも見受けられるが、これらは標準的なものではない)が、バスインタフェース部のドライバを強化して外部にケーブルでI2Cを引っ張りだす事も可能になっている。これを正式化したのがACCESS.busと呼ばれるもので、ACCESS.bus Industry Group (ABIG)という組織がこれを管理している(いた?(*1))。最終的なSpecificationは1995年にリリースされた3.0である。

このACCESS.busはプロトコル的にはI2Cのままだが、4ピンコネクタ(SDAとSCL、それに+5VとGND)を介して最大10mまでケーブルで延長できる規格となっていた。ちなみに最大転送速度は(後述する)I2CのStandard Modeに同じ100Kbpsに制限されていた。100Kbpsと言えば1995年当時であってもあまり高速とは言えないものではあったが、その一方で最大125デバイスを接続できるという柔軟性の高さ、及びPlug&Playと呼べるレベルではないにせよ、接続するだけで自動的にデバイスのセットアップや利用を行ったり、また再起動せずにデバイスを切り離したりすることが出来るなどの特徴が尊ばれて、あまり見えないところで活躍した。代表的な例がVESAのDDC(Display Data Channel)で、これは内部的にはACCESS.busをそのまま利用している。ただ同時期にUSB 1.0がリリースされ、より高速かつ簡単に取り扱いが可能で、またMicrosoftなどにより積極的なドライバ提供が行われたり、相互接続テストが実施されたりといった手厚いバックアップも功を奏し、結局主流はこちらになってしまい、ACCESS.busは(一部の用途を除き)消えてしまったというのが実情である。

さて話をI2Cに戻す。I2Cでは速度としてStandard Mode(100Kbps)、Fast Mode(400Kbps)、High Speed Mode(3.4Mbps)の3つがサポートされているが、これらの数値はいずれも最高速であって、実際にはこれを下回る転送レートでも許容される。ただHigh Speed Modeはオプション扱いだが、Standard/Fastはサポートが必須である(といっても、例えば110Kbpsしか出ないデバイスがFast Modeサポートと謳って実際は110Kbpsしか出さないという事も、仕様上は許されているが)。まぁ数多くのデバイスを簡単に接続する、というのがI2Cの目的だから、このあたりは割とルーズなのであろう。(続く)

(*1)ABIGが1995年にSunnyvaleにあった事は間違いないのだが、その後この組織の行方は不明である。当時公開されていた電話番号は既に不通であり、また同組織のWebサイトなどは探したものの見つからなかった。Specification自体は様々なサイトに落ちているのだが、既にABIG自体は解散している可能性が高い。

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インデックス

連載目次
第421回 MCUで遊ぼう Part2 (12)
第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
第414回 MCUで遊ぼう Part2 (5)
第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
第412回 MCUで遊ぼう Part2 (3)
第411回 MCUで遊ぼう Part2 (2)
第410回 MCUで遊ぼう Part2 (1)
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