Hs-mode － ハイ スピー ド モー ド

Hs-mode

（ハ イ ス ピー ド モ ー ド ） デバ イ スでは、

I ² C

バスの転送速度が飛躍的に高め られ ていま す。

Hs-mode

デバ イ スは最大ビ ッ ト レ ー ト

3.4Mbit/s

で転送を行 う こ と がで き 、

Fast-mode Plus、 Fast

と

Standard-mode

の各デバ イ ス と の下位互換性を持 っ てい るので、

複数の転送速度が混在するバスシ ステムで も双方向通信が可能です。

Hs-mode

のデー タ 転送では調停 と ク ロ ッ ク同期が実行 さ れない点を除き 、シ リ アルバスプ ロ ト コ ル と デー タ

フ ォーマ ッ ト は

Fast-mode/Standard-mode

（F/S-mode） のシ ステム と 変わ り ません。

5.3.1

転送

最大

3.4 Mbit/s

の ビ ッ ト 転送速度 を実現するため、通常の

I ² C

バス仕様に次の変更が加え られてい ます ：

• Hs-mode

マス タ デバイ スに、

SDAH

信号用のオープ ン ド レ イ ン出力バ ッ フ ァ、

SCLH

出力にオープ ン ド レ イ ン ・ プルダウ ン と 電流源プルア ッ プ回路を備えてい ます。 こ の 電流源回路に よ っ て信号の立上 り 時間が短縮 さ れます。

Hs-mode

では同時に

1

個の マス タ の電流源を有効に でき ます。

•

ビ ッ ト 処理能力を高める ため、

Hs-mode

の間、 マルチマス タ シ ステムではデー タ 転 送時の調停

/

ク ロ ッ ク 同期は実行 さ れ ませ ん。 調停の プ ロ セ スは必ず、 先行す る

F/S-mode

のマス タ コ ー ド 転送で完結 し ます。

• Hs-mode

マス タ デバイ スが、

HIGH/LOW

比

1

対

2

のシ リ アル ク ロ ッ ク信号を生成。

こ れに よ っ て、 セ ッ ト ア ッ プ時間 と ホール ド 時間の タ イ ミ ング要件が緩和 さ れます。

•

マス タ デバ イ スに内蔵ブ リ ッ ジ を実装する こ と が可能 （オ プ シ ョ ン）。

Hs-mode

での 転送時、

Hs-mode

デバ イ スの高速デー タ （SDAH） ラ イ ン と 高速 シ リ ア ル ク ロ ッ ク

（SCLH） ラ イ ンは こ の ブ リ ッ ジ に よ っ て

F/S-mode

デバ イ スの

SDA/SCL

ラ イ ン と 分 離 さ れ、

SDAH/SCLH

ラ イ ンの静電負荷 を軽減、 立上 り 時間 と 立下 り 時間が高速化 さ れます。

•

スレーブデバ イ スにおけ る

Hs-mode

と

F/S-mode

の唯一の違いは、 動作速度です。

Hs-mode

スレーブ では、

SCLH

お よび

SDAH

出力にオープ ン ド レ イ ン出力バ ッ フ ァ を備えます。SCLHピ ンではオ プシ ョ ンで プルダウ ン ト ラ ンジ ス タ を使っ て

SCLH

信 号の

LOW

レベルをス ト レ ッ チで き ま すが、

Hs-mode

転送時で こ れが可能なのは、 ア

ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト の後のみです。

• Hs-mode

デバ イ スの

SDAH/SCLH

の入力は、 スパ イ ク抑制 と シ ュ ミ ッ ト ト リ ガを装 備。Hs-modeデバ イ スの出力バ ッ フ ァは、SDAH/SCLH信号の立下 り エ ッ ジのスロー プ制御を装備。

Hs-mode

デバ イ スのみで構成 さ れたシ ステムの、 物理的な

I ² C

バス構成を下図 （図

32）

に示し ます。 マス タ デバイ スの

SDA

ピ ン と

SCL

ピ ンはバス速度混合型シ ステム用で、

Hs-mode

のみのシ ステムには接続 さ れません。 こ のよ う な場合、 こ れ らのピ ンは他の機 能のために使 う こ と ができ ます。

オ プ シ ョ ンの直列抵抗

R _s

は、

I ² C

バスデバ イ スの

I/O

段をバス ラ イ ンの高電圧スパ イ ク か ら保護 し 、 リ ンギング と 干渉を最小限に抑えます。

プルア ッ プ抵抗

R _p

は、バスが フ リ ー状態の と き に

SDAH/SCLH

ラ イ ン を

HIGH

レベルに 保ち、 信号が

LOW

から

HIGH

へ変化する際には規定の立上 り 時間内に プルア ッ プ し ま す。 バス ラ イ ンの静電容量負荷が大き い場合 （>100 pF） 、 立上 り 時間の仕様に合わせて 抵抗

R _p

を外部電流源に よ る プルア ッ プに置き 換え る こ と が可能です。 ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト に よ っ て処理が継続 さ れない限 り 、

Hs-mode

転送での

SCLH

ク ロ ッ クパルスの立上 り 時間は、 ア ク テ ィ ブ マス タ の内部電流源プルア ッ プ回路

MCS

に よ っ て短縮 されま す。

5.3.2 Hs-mode

のシ リ アルデー タ形式

Hs-mode

でのシ リ アルデー タ 転送形式は、

Standard-mode I ² C

バス仕様に準拠 し てい ま す。

Hs-mode

は、 次の コ ンデ ィ シ ョ ンの後にのみ開始でき ます （すべて

F/S-mode）。

1.

ス タ ー ト コ ンデ ィ シ ョ ン （S）

2. 8

ビ ッ ト マス タ コ ー ド （0000 1XXX）

3.

ノ ッ ト ・ ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A）

詳細を図

33

および図

34

に示 し ま す。 こ のマス タ コ ー ド の主な機能は次の

2

つです。

•

競合する マス タ 間の調停 と 同期化を

F/S-mode

速度で実行 し 、

1

マス タ を有効に し ま す。

• Hs-mode

のデー タ 転送開始を通知。

Hs-mode

マス タ コ ー ド は予約済の

8

ビ ッ ト ・ コ ー ド で、 スレーブ ア ド レ スの指定や他の 目的には使用 さ れません。 ま た、 各マス タ には固有のマ ス タ コ ー ド があ るので、

1

つの

I ² C

バスシ ステム上に最大

8

つのマス タ を接続で き ま す （ただ し マス タ コ ー ド

0000 1000

はテ ス ト お よび診断用に予約 さ れてい ます）。Hs-modeマス タ デバイ スのマス タ コ ー ド は ソ フ ト ウ ェ アに よ る設定が可能で、 シ ステムの設計担当者が指定 し ます。

調停 と ク ロ ッ ク同期は、 マス タ コ ー ド と ノ ッ ト ・ ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A） の送信中にの み実行 さ れ、 その後は有効 と さ れた

1

つのマス タ のみがア ク テ ィ ブに な り ます。 マス タ コ ー ド は、 他のデバ イ スに対 し て

Hs-mode

転送が開始 され る こ と、 ま た接続 し てい るデ バイ スは

Hs-mode

仕様に対応する必要があ る こ と を示 し ま す。 マス タ コ ー ド に ア ク ノ リ ッ ジ でき るデバ イ スはないので、 マス タ コ ー ド には ノ ッ ト ・ ア ク ノ リ ッ ジ （A） が続き ます。

(1) SDA

と

SCL

は使用 し ません （他の機能で使用）

(2)

入力フ ィ ル タ へ

(3)

ア ク テ ィ ブ マス タ のみが電流源プルア ッ プ回路を有効化可能

(4)

点線で示 さ れてい る ト ラ ン ジ ス タ は、 シ リ アルク ロ ッ ク 信号

SCLH

をス ト レ ッ チで きる オプ シ ョ ンのオープ ン ド レ イ ン出力 図 32.

Hs-mode

デバ イ スのみの^I2

C

バス構成

msc612

V

SS

SLAVE SDAH SCLH

V

SS

MASTER/SLAVE SDAH SCLH SDA

MCS SCL R

_s

R

_s

SLAVE SDAH SCLH

V

SS

R

_s

R

_s

R

_s

R

_s

V

DD

V

SS

MASTER/SLAVE SDAH SCLH SDA SCL

R

_s

R

_s

V

DD (1) (1) (1) (1)

(2) (2)

(4) (4) (3)

MCS

(3)

(2) (2) (2) (2) (2) (2)

V

DD

R

p

R

p

SCLH

SDAH

ノ ッ ト ・ ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A） の後、

SCLH

ラ イ ンが

HIGH

レベルに プルア ッ プ さ れ、

ア ク テ ィ ブ と な っ たマス タ は

Hs-mode

に切 り 替わ り 、

SCLH

信号用の電流源プルア ッ プ 回路をオ ンに し ます （時間

t _H

、図

34）。 他のデバイ スは SCLH

信号の

LOW

期間を ス ト レ ッ チする こ と で時間

t _H

の前に シ リ アル送信を遅 らせる こ と ができ るので、 ア ク テ ィ ブ マス タ はすべてのデバ イ スが

SCLH

ラ イ ン を リ リ ース し、

SCLH

信号が

HIGH

レベルに 達 し た と き に電流源プルア ッ プ回路をオ ンに でき ます。

次に、 ア ク テ ィ ブ マス タ は リ ピー ト ス タ ー ト コ ンデ ィ シ ョ ン （Sr） お よび こ れに続け て

R/W

ビ ッ ト と共に

7

ビ ッ ト のス レーブア ド レス （ま たは

10

ビ ッ ト ・ スレーブ ア ド レ ス。

3.1.11

章参照） を送信 し 、 指定 し た スレ ーブか ら ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A） を受信 し ます。

リ ピー ト ス タ ー ト コ ンデ ィ シ ョ ン の後、 お よ び各ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A） ま たは ノ ッ ト ・ ア ク ノ リ ッ ジ ビ ッ ト （A） の後、 ア ク テ ィ ブ マス タ は電流源プルア ッ プ回路をオ フに し ます。 こ れに よ っ て、 他のデバ イ スは

SCLH

信号の

LOW

期間を ス ト レ ッ チする こ と で シ リ アル送信 を遅 ら せる こ と がで き ま す。 ア ク テ ィ ブ マ ス タ は、 すべてのデバ イ スが

SCLH

信号 を リ リ ース し て

HIGH

レベルに戻 っ た時に、電流源プルア ッ プ回路を再度オ ン に し 、

SCLH

信号の立上 り 時間の最後の部分 をスピー ド ア ッ プ し ます。

Hs-mode

でのデー タ 送信は リ ピー ト ス タ ー ト コ ンデ ィ シ ョ ン （Sr） で継続 し 、 ス ト ッ プ コ ンデ ィ シ ョ ン （P） の後に、

F/S-mode に戻 り ます。 マス タ は複数の Hs-mode

を リ ピー ト ス タ ー ト コ ンデ ィ シ ョ ン （Sr） で繋い で転送する こ と でマス タ コ ー ド に よ る オーバー ヘ ッ ド を軽減でき ます。

図 33.

Hs-mode

のデータ 転送形式

F/S-mode Hs-mode (current-source for SCLH enabled) F/S-mode

msc616

A

A DATA A/A

(n bytes + ack.) S MASTER CODE Sr SLAVE ADD. R/W

Hs-mode continues

Sr SLAVE ADD.

P

5.3.3 F/S-mode

か ら

Hs-mode

への切替

リ セ ッ ト と 初期化の後、

Hs-mode

デバ イ スは

Fast-mode

に な っ てい な く てはな り ません

（Fast-mode は

Standard-mode

と下位互換性 を有 し てい るので事実上は

F/S-mode）。 各 Hs-mode

デバ イ スは

Fast-mode

と

Hs-mode

間の切替が可能で、 こ れ らの切替は

I ² C

バ スのシ リ アル転送で制御 さ れます。

時間

t 1 の前 （図 34）、 接続 さ れている各デバ イ スは Fast-mode

で動作し てい ます。 時間

t 1

と

t H

の間 （ こ の時間間隔はデバ イ スに よ っ て ス ト レ ッ チ可能） 、 各接続デバ イ スは

「S 00001XXX A」 のシ ーケン ス を認識 し 、内部回路 を

Fast-mode

設定か ら

Hs-mode

設定 に移行 し なければな り ません。 時間

t ₁

と

t _H

の間の、 接続 さ れてい る マス タ と スレーブデ バ イ スに よ る切替のプ ロ セスは次の通 り 。

ア ク テ ィ ブ （選ばれた） マス タ

1. Hs-mode

のスパ イ ク抑制要件に し たが っ て

SDAH/SCLH

入力 フ ィ ル タ を調整。

2. Hs-mode

の要件に し たが っ てセ ッ ト ア ッ プ時間 と ホール ド 時間を調整。

3. Hs-mode

の要件に し たが っ て

SDAH/SCLH

出力段のス ロープ制御 を調整。

4.

時間

t _H

の後に要求 さ れ る

Hs-mode

の ビ ッ ト レー ト に切替。

5.

時間

t _H

で

SCLH

出力段の電流源 プルア ッ プ回路 を有効化。

非ア ク テ ィ ブ マス タ ま たは選ばれなか っ たマス タ

1. Hs-mode

のスパ イ ク抑制要件に し たが っ て

SDAH/SCLH

入力 フ ィ ル タ を調整。

2.

ス ト ッ プ コ ンデ ィ シ ョ ン を検出 し てバスが再度 フ リ ーに なる ま で待機。

すべてのスレーブ 図 34. 完全な

Hs-mode

デー タ 転送

msc618

8-bit master code 0000 1xxx A

t

H

t

1

S

F/S-mode

Hs-mode

If P then F/S-mode If Sr (dotted lines) then Hs-mode

1 6 7 8 9 1 6 7 8 9

1 2 to 5

2 to 5 2 to 5

6 7 8 9

SDAH

SCLH

SDAH

SCLH

t

_H

t

FS

Sr 7-bit SLA R/W A n + (8-bit data + A/A) Sr P

= Master current source pull-up

= Resistor pull-up

1. Hs-mode

のスパ イ ク抑制要件に し たが っ て

SDAH/SCLH

入力 フ ィ ル タ を調整。

2. Hs-mode

の要件に し たが っ てセ ッ ト ア ッ プ時間 と ホール ド 時間を調整。 こ の要件は、

入力 フ ィ ル タ の調整時にすでに満た さ れてい る こ と もあ り ます。

3.

必要に応 じ 、

SDAH

出力段のスロープ制御 を調整。 スレーブデバ イ スの場合、 スロー プ制御を適用でき るのは

SDAH

出力段のみで、 回路の許容範囲に よ っ ては、 内部回 路を切 り 替える必要な し に

Fast-mode

の要件 と

Hs-mode

の要件の両方を満たす こ と が可能。

時間

t _FS

の時点で （図

34）、 各接続デバ イ スはス ト ッ プ コ ンデ ィ シ ョ ン （P） を認識 し 、

内部回路を

Hs-mode

設定か ら、 時間

t ₁

の前 と 同様の

Fast-mode

設定に戻 さ なければな

り ません。 こ れは、

Fast-mode

仕様に規定 されたバスの フ リ ー最短時間 （表

10） の内に

完了 し なければな り ません。

5.3.4

低速度モー ド での

Hs-mode

デバイ ス

Hs-mode

デバ イ スは完全な下位互換性を持 っ てお り 、

F/S-mode I ² C

バスシ ステムに接続 でき ます （図

35）。 こ の構成ではマス タ コ ー ド は送信 されないため、 すべてのマス タ デバ

イ スは

F/S-mode

のま ま、電流源はオ フの状態で、

F/S-mode

の速度で通信を実行 し ます。

F/S-mode

バスシ ステムへの接続には

SDAH

ピ ン と

SCLH

ピ ン を使用するので、

Hs-mode

マス タ デバイ スの

SDA

ピ ン と

SCL

ピ ン （あ る場合） は他の機能のために使 う こ と ができ ます。

(1)

ブ リ ッ ジは使用 し ません。

SDA

と

SCL

には別の機能があ る場合があ り ます。

(2)

入力フ ィ ル タ へ。

(3)

電流源プルア ッ プ回路はオ フ 。

(4)

点線で示 さ れてい る ト ラ ン ジ ス タ は、 シ リ アルク ロ ッ ク 信号

SCL

を ス ト レ ッ チでき るオ プ シ ョ ンのオー プ ン ド レ イ ン出力。

図 35.

Hs-mode デバイ ス － F/S-mode 速度

V

SS

V

SS

Hs-mode SLAVE SDAH SCLH

V

SS

Hs-mode MASTER/SLAVE SDAH SCLH SDA SCL R

s

R

s

Hs-mode SLAVE SDAH SCLH

V

SS

R

s

R

s

F/S-mode MASTER/SLAVE

SDA SCL

R

s

R

s

F/S-mode SLAVE

SDA SCL

V

SS

R

s

R

s

R

s

R

s

V

DD (1)

(2) (2)

(4) (4) (4)

(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)

(3) (1)

V

DD

R

p

R

_p

SCL SDA

msc613

ドキュメント内 UM10204 I2C バス仕様およびユーザーマニュアル (ページ 36-46)