Isolateur bus I2C MIKROE-1878 - Click Board avec ISO1540 Images
Ce module Click Board intègre un circuit spécialisé de type ISO1540 faisant office d'isolateur bidirectionnel pour interface I2C™.
Le I2C Isolator Click (MIKROE-1878) est un module au format mikroBUS™ qui isole galvaniquement un bus I²C : barrière de 2500 Vrms, deux canaux bidirectionnels pour SDA et SCL, fonctionnement jusqu'à 1 MHz (Fast-mode Plus). Le composant central est l'ISO1540 de Texas Instruments, un isolateur capacitif à barrière de dioxyde de silicium.
Un bus I²C qui sort de la carte pose vite problème. Dès que la masse du périphérique distant n'est plus celle du microcontrôleur, les courants de boucle circulent, le bruit remonte sur SDA, et une surtension côté capteur peut détruire le contrôleur hôte. L'ISO1540 coupe cette liaison électrique tout en laissant passer les données dans les deux sens, sur les deux lignes. Côté hôte, la carte s'enfiche dans un socket mikroBUS ; côté isolé, un bornier expose VCC2, SCL2, SDA2 et GND2, à alimenter par une source séparée.
Spécifications visuelles du I2C Isolator Click MIKROE-1878
L'ISO1540 de Texas Instruments assure deux canaux bidirectionnels isolés, l'un pour l'horloge, l'autre pour les données. La barrière est capacitive, réalisée en dioxyde de silicium, et tient 2500 Vrms. L'immunité aux transitoires de mode commun atteint ±50 kV/µs en valeur typique, ce qui compte dès qu'un variateur ou un relais commute à proximité du câble.
La liaison avec la carte hôte passe uniquement par SDA et SCL du connecteur mikroBUS. Aucune broche RST, CS, INT ou PWM n'est câblée : le module reste transparent pour le bus, sans adresse I²C propre ni registre à configurer. Le débit suit les modes I²C habituels, du Standard (100 kbit/s) au Fast-mode Plus (1 Mbit/s).
Côté alimentation, le cavalier VCC1 SEL choisit entre 3,3 V et 5 V pour le côté hôte, en position 3,3 V par défaut. Le côté 2 est alimenté par l'utilisateur via le bornier, entre 3 et 5,5 V. Chaque côté du bus dispose de ses propres résistances de tirage de 1 kΩ, et de sa LED d'alimentation (PWR1, PWR2). Les sorties sont à drain ouvert : capacité d'absorption de 3,5 mA côté hôte, 35 mA côté isolé, ce qui autorise un bus plus chargé de l'autre côté de la barrière.
Le circuit imprimé mesure 28,6 × 25,4 mm (taille S du standard mikroBUS Add-on Board). Référence fabricant : MIKROE-1878.
Toute carte munie d'un socket mikroBUS™ accueille ce module sans adaptation : Clicker, EasyMx, Fusion et les autres cartes de développement de MikroElektronika. Le module ne consomme qu'une paire I²C, donc il cohabite sans conflit avec d'autres Click boards branchées sur les sockets voisins, à condition que leurs adresses diffèrent.
Un point mérite attention avant le câblage : les quatre pull-ups de 1 kΩ présentes sur la carte s'ajoutent à celles déjà installées sur vos bus. Si le segment distant comporte déjà des résistances de tirage, la valeur résultante peut descendre trop bas et forcer inutilement les étages de sortie. Sur un bus court et peu chargé, ce n'est pas gênant ; sur une ligne longue avec plusieurs esclaves, mieux vaut faire le calcul.
Côté développement, les compilateurs et environnements MikroElektronika intègrent directement la bibliothèque du module, mais rien n'empêche d'utiliser un environnement tiers : le module étant transparent, votre code I²C habituel fonctionne tel quel.
L'intérêt tient en une phrase : vous gardez votre code I²C existant et vous ajoutez une barrière de 2500 Vrms entre le microcontrôleur et le monde extérieur. Aucun pilote à écrire, aucune adresse à réserver.
La différence avec un isolateur numérique classique se joue sur la bidirectionnalité. Beaucoup de solutions isolent SDA dans un seul sens et laissent SCL en unidirectionnel, ce qui interdit deux mécanismes courants du protocole. L'ISO1540 gère les deux lignes en bidirectionnel : le clock stretching par un esclave lent reste possible, et plusieurs maîtres peuvent coexister sur le bus. C'est précisément ce qui distingue l'ISO1540 de son cousin l'ISO1541, dont l'horloge est unidirectionnelle.
La contrepartie, il faut la connaître : la carte n'embarque pas de convertisseur DC/DC isolé. Sans alimentation séparée sur VCC2, l'isolation galvanique n'existe pas. Beaucoup d'utilisateurs découvrent le problème en reliant GND2 à la masse de la carte hôte « pour que ça marche », et perdent du même coup tout le bénéfice du module. Prévoyez donc un petit convertisseur isolé ou une pile côté périphérique.
Reste l'aspect diagnostic : les deux LED d'alimentation, une par côté de la barrière, permettent de voir immédiatement si le rail isolé est bien présent. Détail simple, mais qui fait gagner du temps au banc.
Le module trouve sa place dès qu'un capteur ou un périphérique I²C se trouve à distance, sur un potentiel différent, ou dans un environnement électriquement bruyant.
Les convertisseurs et chargeurs modernes exposent leur télémétrie en PMBus, dérivé du SMBus, lui-même dérivé de l'I²C. Interroger une alimentation de puissance depuis un microcontrôleur en 3,3 V sans isolation revient à relier deux domaines de tension qui n'ont aucune raison de partager une masse. Le MIKROE-1878 sépare les deux tout en conservant le dialogue.
Un pack lithium avec BMS communique souvent en I²C, sur un potentiel flottant par rapport au reste du système. L'isolation évite qu'un défaut de pack ne remonte jusqu'au contrôleur, et supprime les boucles de masse entre le pack et la carte de supervision.
Sur un banc de test moteur, la commutation génère des transitoires que le bus I²C encaisse mal. Placer l'isolateur entre le contrôleur et l'électronique de puissance limite la remontée de bruit vers l'hôte. L'immunité de ±50 kV/µs annoncée pour l'ISO1540 prend ici tout son sens.
Les deux côtés de la barrière étant alimentés indépendamment, le module fait aussi office de translateur de niveaux : un hôte en 3,3 V dialogue avec un périphérique en 5 V sans composant additionnel. Ce n'est pas sa fonction première, mais l'effet est acquis.
Sur les architectures où plusieurs cartes filles partagent un bus I²C via des câbles nappe, chaque carte fille peut recevoir son propre isolateur. La capacité d'absorption de 35 mA côté isolé aide à piloter des lignes plus capacitives que ce qu'un port de microcontrôleur accepte.
En laboratoire d'électronique, la carte sert de support de démonstration : on mesure la continuité entre les deux masses (il n'y en a pas), on injecte un signal parasite d'un côté et on observe ce qui traverse. Le format mikroBUS évite le câblage à la volée sur breadboard.
Première étape, souder les deux barrettes mâles 1×8 fournies dans l'emballage : la carte est livrée sans connecteurs montés. Ensuite, placer le cavalier VCC1 SEL sur la tension logique de votre carte hôte : 3,3 V par défaut, à basculer en 5 V pour un Arduino UNO par exemple.
Le câblage côté isolé se fait sur le bornier : VCC2, SCL2, SDA2, GND2. C'est là que se joue le résultat. VCC2 doit provenir d'une source réellement séparée : un convertisseur DC/DC isolé, une alimentation dédiée, une batterie. La LED PWR2 confirme la présence du rail.
Côté logiciel, rien de particulier à prévoir : le module est transparent. Vos appels I²C habituels passent la barrière sans modification. MikroElektronika fournit tout de même une bibliothèque mikroSDK, téléchargeable depuis le gestionnaire de paquets de NECTO Studio, depuis LibStock ou depuis le dépôt GitHub de la marque. Elle encapsule les appels de lecture et d'écriture, ce qui est pratique si vous restez dans l'écosystème MikroElektronika.
Un dernier conseil de mise au point : si le bus reste bloqué à l'état bas après câblage, vérifiez d'abord les pull-ups cumulées, puis la présence des deux alimentations. Dans neuf cas sur dix, le rail isolé manque.
Au-delà des cartes à socket mikroBUS™, le I2C Isolator Click se pilote depuis les principales plateformes maker à l'aide d'un shield d'adaptation. Ce shield reprend le brochage mikroBUS et le reporte sur les connecteurs de la carte hôte, sans électronique active entre les deux.
Avec un Arduino UNO ou un Arduino Mega 2560, placez le cavalier VCC1 SEL en position 5 V et utilisez la bibliothèque Wire. Sur Teensy et sur Raspberry Pi, restez en 3,3 V. Le module acceptant les deux niveaux logiques, une carte micro:bit convient également, ce qui ouvre la porte aux séquences pédagogiques sur l'isolation galvanique en classe.
Quelle que soit la plateforme, le raisonnement reste le même : le shield d'adaptation gère le côté hôte, le bornier gère le côté isolé, et vous devez fournir séparément l'alimentation du second.
I2C Isolator Click utilisable avec Arduino, Raspberry Pi, micro:bit et Teensy via un shield d'adaptation mikroBUS™
Non. La carte n'embarque pas de convertisseur DC/DC isolé. Le côté isolé (VCC2) doit être alimenté par une source séparée, entre 3 et 5,5 V, raccordée au bornier. Sans ce rail, les canaux ne transmettent rien. Et si vous reliez GND2 à la masse de la carte hôte, l'isolation galvanique disparaît, même si les données passent.
L'ISO1540 fonctionne jusqu'à 1 MHz, ce qui couvre le mode Standard (100 kbit/s), le mode Fast (400 kbit/s) et le mode Fast-mode Plus (1 Mbit/s). Sur une liaison longue ou fortement capacitive, il reste prudent de descendre en fréquence : la barrière n'annule pas les contraintes physiques du câble.
Oui. Les deux lignes, SDA et SCL, sont bidirectionnelles. Un esclave lent peut donc étirer l'horloge, et le maître le verra. C'est la différence majeure avec l'ISO1541, dont la ligne d'horloge ne fonctionne que dans un sens. Le montage multi-maître est possible pour la même raison.
Non. Le module ne possède ni adresse I²C ni registre interne : il est transparent pour le bus. Votre code I²C existant fonctionne sans modification. MikroElektronika propose néanmoins une bibliothèque mikroSDK, utile si vous travaillez dans NECTO Studio.
Oui, indirectement. Chaque côté de la barrière dispose de sa propre alimentation logique : un hôte en 3,3 V communique donc avec un périphérique en 5 V, et inversement. Ce n'est pas la fonction principale du module, mais c'est une conséquence directe de son architecture.
Elles peuvent. La carte embarque quatre pull-ups de 1 kΩ, deux par côté. Si votre bus comporte déjà des résistances de tirage, la mise en parallèle abaisse la valeur totale et augmente le courant absorbé par les sorties. Sur un bus court, l'effet reste marginal ; sur un segment déjà équipé, vérifiez le cumul.
Toutes les cartes équipées d'un socket mikroBUS l'accueillent directement. Pour un Arduino UNO, un Arduino Mega 2560, un Teensy, un Raspberry Pi ou une micro:bit, il faut passer par un shield d'adaptation mikroBUS, qui reporte le brochage sur les connecteurs de la carte.
Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 1)
Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 2)
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Les modules Click™ Board sont utilisés dans les établissements scolaires !
Lextronic propose également désormais aux professeurs de recevoir (par email) et sur simple demande différents TP leur permettant de mettre en oeuvre divers modules Click Board avec une platine arduino UNO.
En tant que professeur, il vous suffit de nous adresser votre demande via notre adresse email lextronic@lextronic.fr (en précisant le nom et l'adresse de votre établissement) - Seules les demandes en provenance d'une adresse email académique seront traitées (les demandes via des comptes free, gmail, hotmail, etc... ne pourront pas être traitées - Merci de votre compréhension).
Ces différents TP sont composés: d'une documentation technique, des programmes Arduino™, des schémas (sous Proteus) et des corrigés
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une carte Arduino® Mega2560 afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 3 modules Click Board.
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une platine Raspberry (B+/2/3/+B+/4) afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 2 modules Click Board.
La platine Flip & click partage beaucoup de l'ADN d'un Arduino®. En premier lieu de part son microcontrôleur Atmel™ 32-bit MCU AT91SAM3X8E (comme sur l'Arduino® DUE™) et de part son brochage identique à celui d'un Arduino® Uno 328.
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une carte Arduino ® uno, R4, Minima ou Leonardo ou CB210 afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 2 modules Click Board.
Le starter-kit "EasyMx PRO v7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs STM32® ARM® Cortex™-M3 et Cortex-M4 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Ce starter-kit professionnel est spécialement conçu pour pouvoir développer sur les microcontrôleurs Atmel™ 8, 14, 20, 28 et 40 broches de la famille AVR™.
Bénéficiant d'une documentation complète et détaillée, le starter-kit "EasyPIC for dsPIC30" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs dsPIC30 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Bénéficiant d'une documentation très complète, le starter-kit "EasyPIC7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs PIC® 8 à 40 broches doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Le starter-kit "EasyPIC Fusion™ v7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs dsPIC®, PIC24 et PIC32 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
