Lo zoo dei connettori: ecosistemi I2C

Sep 14, 2023

I2C è un'interfaccia meravigliosa. Con quattro fili e solo due GPIO, puoi collegare un sacco di sensori e dispositivi – in parallelo, per di più! Vedrai l'I2C utilizzato praticamente ovunque, in ogni telefono, laptop, desktop e qualsiasi dispositivo con più di qualche circuito integrato al suo interno - e la maggior parte dei microcontrollori ha il supporto I2C integrato nel proprio hardware. Di conseguenza, c'è una miriade di dispositivi interessanti e utili con cui puoi utilizzare I2C. Occasionalmente, le aziende rivolte ai produttori creano interfacce plug-and-play per i dispositivi I2C che producono, con piedinature e connettori standardizzati.

Seguire una piedinatura standard è molto meglio che inventarne una propria, e la tua esperienza con piedinature incoerenti delle intestazioni dei pin su moduli I2C generici dalla Cina lo rifletterà sicuramente. Non sarebbe meraviglioso se potessi semplicemente collegare un singolo connettore che trasporta I2C a un breakout MPU9050, MLX90614 o HMC5883L acquistato per pochi dollari, invece del solito ostacolo di guardare la serigrafia del modulo e saldare le intestazioni dei pin su di esso e disporre attentamente le intestazioni femminili sui pin corretti?

Come con qualsiasi standard, quando si tratta di convenzioni I2C-on-a-connector, indovineresti correttamente che ce n'è più di una e tutte hanno i loro pro e contro. Non ce ne sono quindici, ma sicuramente sei e mezzo! Sono per lo più intercompatibili e utilizzarli significa che puoi accedere facilmente ad alcune periferiche piuttosto potenti. Cominciamo con i due ecosistemi che presentano solo piccole differenze e che incontrerai di più!

Esistono due ecosistemi di moduli I2C basati su connettori JST-SH a quattro pin (passo da 1 mm) e sono molto intercambiabili! Uno di questi è QWIIC di Sparkfun e l'altro è STEMMA QT di Adafruit (pronunciato "cutie"). Entrambi sono semplici da aggiungere al tuo PCB, purché tu abbia pronti alcuni connettori JST-SH a quattro pin. Inoltre, i connettori Adafruit e Sparkfun hanno la stessa piedinatura!

I connettori utilizzati sono JST-SH, a montaggio superficiale, con passo da 1 mm. La loro famiglia JST è SR/SH e il codice articolo per la parte JST originale è SM04B-SRSS-TB, ma puoi trovare connettori economici di terze parti con le stesse dimensioni su LCSC utilizzando i termini di ricerca "1x4P SH 1mm". Sia QWIIC che STEMMA hanno pagine a cui fare riferimento quando realizzi i tuoi progetti. Ora, quali sono le differenze tra i due?

QWIIC si limita a 3,3 V sia sul lato host (ovvero scheda MCU, che fornisce alimentazione) che sul lato dispositivo (ovvero sensore, che consuma energia): una decisione ragionevole, che semplifica molto le cose. La stragrande maggioranza dei dispositivi con cui lavoriamo oggigiorno sono a 3,3 V, al punto che i problemi di spostamento di livello sono per lo più inauditi. Forse, l'eventuale passaggio a 1,8 V cambierà la situazione, ma non siamo ancora arrivati ​​a quel punto, e fattori come le tensioni dirette dei LED richiederanno comunque una sorta di riferimento superiore a 1,8 V nel nostro progetto quando ci arriveremo. Quindi, alimentazione da 3,3 V e due segnali I2C a livello logico da 3,3 V su un singolo connettore: chiaro e semplice. È probabile che tu possa già aggiungere QWIIC al tuo sensore o alla scheda MCU, senza che siano necessari componenti aggiuntivi oltre al connettore stesso!

Al contrario, STEMMA QT è costruito per espandere il possibile valore educativo e di convenienza, in linea con le altre offerte di Adafruit. Pertanto, consente host a 5 V, con dispositivi progettati per funzionare nell'intervallo di potenza e livello logico da 3,3 V a 5 V, assicurandosi che il tuo Arduino Uno non venga lasciato fuori dal gioco. Ciò è possibile perché ogni modulo è dotato di un regolatore di tensione a bassa caduta di tensione come l'AP2112K o il MIC5219, che aiuta a mantenere il valore a quasi 3,3 V quando si alimenta la scheda con 3,3 V. Il ragionamento è semplice, a parte gli host a 5 V come Arduino Uno. , potresti anche voler concatenare i tuoi dispositivi STEMMA con alcuni dispositivi assetati di energia, come servi esperti di I2C o strisce RGB. In breve, collegare qualsiasi cosa a qualsiasi cosa, con qualsiasi tipo di catena, non dovrebbe provocare la fuoriuscita di fumo magico, un evento raramente presente nell'elenco delle cose da fare del progetto di un produttore. Un altro vantaggio di STEMMA QT è la standardizzazione delle dimensioni della scheda del dispositivo, che consente di integrare facilmente nuovi sensori nel progetto prima ancora che arrivino a te e di generare hack ingegnosi come questo socket hotswap stampabile in 3D di STEMMA Qt!