TCA9548A I2C Çoklayıcı Modülü

TCA9548A I2C Çoklayıcı Modülü, tek bir I2C hattı üzerinden aynı I2C adresine sahip birden fazla sensör veya modülü sorunsuz biçimde kullanabilmek için tasarlanmış 8 kanallı bir veri yolu anahtarıdır. Modülün merkezinde Texas Instruments üretimi TCA9548A entegresi bulunur; bu entegre, mikrodenetleyiciden gelen tek I2C hattını SD0-SD7 ve SC0-SC7 olarak adlandırılan sekiz bağımsız kanala dağıtır. Yazılımdan gönderilen bir kontrol baytıyla istenen kanal veya kanallar açılır, seçilmeyen kanallar ana hattan elektriksel olarak ayrılır. Böylece adres çakışması yaşanmadan aynı anda birçok özdeş sensör okunabilir; ayrıca her kanal kendi pull-up direnç gerilimiyle çalışabildiğinden, VCC hattaki en düşük lojik gerilime göre seçilmesi kaydıyla farklı lojik seviyelerindeki devreler bir arada kullanılabilir. BME280, MPU6050 gibi I2C adresi sabit olan sensörlerden birden fazla adet kullanılması gerektiğinde, bu tür sensörler farklı çoklayıcı kanallarına bağlanarak adres çakışması olmadan aynı proje içinde bir arada çalıştırılabilir.

Teknik Özellikler

Öne Çıkan Özellikler

• Tek bir I2C hattından 8 ayrı kanala çıkış vererek aynı I2C adresine sahip birden fazla sensörün adres çakışması olmadan kullanılmasına imkan tanır.
• 1,65V ile 5,5V arasında geniş bir gerilim aralığında çalıştığı için hem 3,3V hem de 5V tabanlı mikrodenetleyici sistemleriyle doğrudan uyumludur.
• Her kanal kendi pull-up direnciyle beslenebildiğinden, VCC uygun seçildiğinde farklı lojik seviyelerindeki modüller aynı çoklayıcı üzerinden birlikte kullanılabilir.
• Seçilmeyen kanallar elektriksel olarak ana hattan ayrıldığı için toplam bus kapasitansı düşer ve uzun I2C hatlarında sinyal bütünlüğü korunur.
• Kontrol baytındaki bitler birbirinden bağımsız olduğundan gerektiğinde birden fazla kanal aynı anda açılarak toplu okuma yapılabilir.
• Adres pinleri sayesinde aynı hat üzerine birden fazla modül eklenip kaskad bağlanarak kanal sayısı 8'in üzerine çıkarılabilir.
• Aktif düşük RESET pini, yazılım kilitlenmesi durumunda tüm kanalları donanımsal olarak sıfırlamak için kullanılabilir.
• Kanallar açık drenaj yapılı pas-geçiş anahtarları olduğundan, her hatta uygun değerde pull-up direnci bulunması yeterli olur ve ek bir seviye çeviricisine gerek kalmaz.
• Küçük boyutu ve az sayıda bağlantı pini sayesinde sınırlı I2C hattı bulunan mikrodenetleyici kartlarında bile çok sayıda sensörün bir arada kullanılmasına olanak tanır.

Kullanım Alanları

• Bir robot kolunda her eklemde aynı model açı sensörü kullanıldığında, sensörlerin I2C adreslerini değiştirmeden tek hat üzerinden sırayla okunmasını sağlamak.
• Bir hava istasyonu projesinde aynı adrese sahip birden fazla sıcaklık ve nem sensörünü farklı kanallara bağlayıp tek mikrodenetleyiciden hepsini okumak.
• Çok eksenli bir hareket sisteminde her eksene ayrı bir ivmeölçer takıp, adres çakışması olmadan her birinin verisini ayrı kanaldan çekmek.
• Bir sera veya akvaryum otomasyonunda pH, sıcaklık ve nem sensörlerini farklı kanallara dağıtıp tek I2C hattından merkezi olarak izlemek.
• Aynı model iki OLED ekranı aynı anda kullanmak istendiğinde, her iki ekranı da ayrı kanallara bağlayıp adres çakışmasını ortadan kaldırmak.
• Bir 3D yazıcı veya CNC gövdesinde birden fazla eksen sonu sensörünü ya da kodlayıcıyı tek I2C omurgası üzerinden yönetmek.
• Eğitim amaçlı çoklu sensör setlerinde öğrencilerin aynı sensör modelini birbirinden bağımsız kanallara takıp aynı anda test etmesini sağlamak.
• Bir enerji izleme panosunda üretici tarafından adresi sabitlenmiş birden fazla akım veya gerilim sensörünü ayrı kanallara dağıtıp tek I2C hattından toplu olarak okumak.

Bağlantı ve Kullanım

Modülün VCC ve GND pinleri mikrodenetleyicinin besleme hattına, SDA ve SCL pinleri ise mikrodenetleyicinin donanımsal I2C hattına bağlanır. Sensörler, çoklayıcının SD0-SD7 (veri) ve SC0-SC7 (saat) kanal çıkışlarına, her biri ayrı bir kanala gelecek şekilde bağlanır. Yazılım tarafında önce çoklayıcının kendi I2C adresine (varsayılan 0x70, A0-A2 pinlerinin durumuna göre değişir) bir kontrol baytı yazılarak istenen kanal açılır, ardından o kanala bağlı sensörle normal I2C haberleşmesi yapılır. RESET pini kullanılmayacaksa VCC seviyesine çekili bırakılmalıdır, aksi halde modül sürekli sıfırlama durumunda kalabilir. A0, A1 ve A2 adres pinleri GND veya VCC seviyesine sabitlenerek modülün I2C adresi 0x70 ile 0x77 arasında belirlenir; aynı hatta birden fazla modül kullanılacaksa her birine farklı bir adres kombinasyonu verilmelidir. SDA ve SCL hatlarında yeterli pull-up direnci bulunmuyorsa, hem ana hatta hem de kullanılan her kanalda ayrı ayrı pull-up direnci eklenmesi gerekebilir.

Paket İçeriği

• 1 adet TCA9548A I2C çoklayıcı modülü
• Genellikle lehimsiz halde gelen pin header (bağlantı için lehimlenmesi gerekebilir)

Dikkat Edilmesi Gerekenler

• RESET pini boşta bırakılmamalıdır; kullanılmıyorsa VCC'ye çekilmelidir, aksi halde modül kararsız çalışabilir.
• Aynı hatta birden fazla çoklayıcı kullanılacaksa her modülün A0-A2 pinleri farklı bir kombinasyona ayarlanarak adres çakışması önlenmelidir.
• Kullanılmayan kanallara sensör bağlanmadıysa yazılımda o kanal açılmamalıdır, aksi halde hat boşta kalıp gürültüye açık hale gelebilir.
• Uzun I2C kabloları veya çok sayıda açık kanal, pull-up direnç değerlerinin ve bus hızının yeniden gözden geçirilmesini gerektirebilir.
• Kanal değiştirirken önceki kanaldaki I2C işleminin tamamlandığından emin olunmalıdır, aksi halde yarım kalan bir işlem hatlar arasında karışıklığa yol açabilir.
• Modülün VCC gerilimi, üzerine bağlanacak sensörlerin lojik seviyesiyle uyumlu seçilmelidir; aksi halde sensör tarafında hatalı okuma veya hasar riski oluşabilir.
• Aynı kanala bağlanan sensörlerin I2C adresleri birbirinden farklı olmalıdır; çoklayıcı yalnızca farklı kanallar arasındaki adres çakışmasını çözer, aynı kanal içindeki çakışmayı ortadan kaldırmaz.
• Sekiz kanalın tamamı aynı anda ve yüksek hızda kullanıldığında toplam akım tüketimi artabilir, besleme hattının buna göre boyutlandırılması gerekir.