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Introduzione a I2C e SMBus
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I²C (letteralmente "I al quadrato C" e scritto I2C nella documentazione del
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kernel) è un protocollo sviluppato da Philips. É un protocollo a 2 fili (a
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velocità variabile, solitamente fino a 400KHz, e in modalità alta velocità fino
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a 5 MHz). Questo protocollo offre un bus a basso costo per collegare dispositivi
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di vario genere a cui si accede sporadicamente e utilizzando poca banda. I2C è
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ampiamente usato nei sistemi integrati. Alcuni sistemi usano varianti che non
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rispettano i requisiti originali, per cui non sono indicati come I2C, ma hanno
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nomi diversi, per esempio TWI (Interfaccia a due fili), IIC.
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L'ultima specifica ufficiale I2C è la `"Specifica I2C-bus e manuale utente"
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(UM10204) <https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf>`_ pubblicata da
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NXP Semiconductors, al momento della scrittura si tratta della versione 7
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SMBus (Bus per la gestione del sistema) si basa sul protocollo I2C ed è
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principalmente un sottoinsieme di protocolli e segnali I2C. Molti dispositivi
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I2C funzioneranno su SMBus, ma alcuni protocolli SMBus aggiungono semantica
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oltre quanto richiesto da I2C. Le moderne schede madri dei PC si affidano a
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SMBus. I più comuni dispositivi collegati tramite SMBus sono moduli RAM
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configurati utilizzando EEPROM I2C, e circuiti integrati di monitoraggio
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hardware.
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Poiché SMBus è principalmente un sottoinsieme del bus I2C, possiamo farne uso su
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molti sistemi I2C. Ci sono però sistemi che non soddisfano i vincoli elettrici
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sia di SMBus che di I2C; e altri che non possono implementare tutta la semantica
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o messaggi comuni del protocollo SMBus.
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Terminologia
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Il bus I2C connette uno o più circuiti integrati controllori a dei dispositivi.
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.. kernel-figure:: ../../../i2c/i2c_bus.svg
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:alt: Un semplice bus I2C con un controllore e 3 dispositivi
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Un semplice Bus I2C
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Un circuito integrato **controllore** (*controller*) è un nodo che inizia le
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comunicazioni con i dispositivi (*targets*). Nell'implementazione del kernel
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Linux è chiamato **adattatore** o bus. I driver degli adattatori si trovano
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nella sottocartella ``drivers/i2c/busses/``.
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Un **algoritmo** contiene codice generico che può essere utilizzato per
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implementare una intera classe di adattatori I2C. Ciascun driver dell'
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adattatore specifico dipende da un driver dell'algoritmo nella sottocartella
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``drivers/i2c/algos/`` o include la propria implementazione.
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Un circuito integrato **dispositivo** è un nodo che risponde alle comunicazioni
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quando indirizzato dal controllore. In Linux è chiamato **client**. Nonostante i
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dispositivi siano circuiti integrati esterni al sistema, Linux può agire come
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dispositivo (se l'hardware lo permette) e rispondere alla richieste di altri
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controllori sul bus. Questo verrà chiamato **dispositivo locale** (*local
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target*). Negli altri casi si parla di **dispositivo remoto** (*remote target*).
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I driver dei dispositivi sono contenuti in una cartella specifica per la
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funzionalità che forniscono, ad esempio ``drivers/media/gpio/`` per espansori
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GPIO e ``drivers/media/i2c/`` per circuiti integrati relativi ai video.
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Per la configurazione di esempio in figura, avrai bisogno di un driver per il
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tuo adattatore I2C e driver per i tuoi dispositivi I2C (solitamente un driver
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per ciascuno dispositivo).
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Sinonimi
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Come menzionato precedentemente, per ragioni storiche l'implementazione I2C del
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kernel Linux usa "adatattore" (*adapter*) per i controllori e "client" per i
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dispositivi. Un certo numero di strutture dati usano questi sinonimi nei loro
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nomi. Dunque, durante le discussioni riguardanti l'implementazione dovrete
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essere a coscienza anche di questi termini. Tuttavia si preferiscono i termini
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ufficiali.
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Terminologia obsoleta
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Nelle prime specifiche di I2C, il controllore veniva chiamato "master" ed i
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dispositivi "slave". Questi termini sono stati resi obsoleti con la versione 7
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della specifica. Inoltre, il loro uso viene scoraggiato dal codice di condotta
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del kernel Linux. Tuttavia, potreste ancora trovare questi termini in pagine non
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aggiornate. In generale si cerca di usare i termini controllore e dispositivo.
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