擴(kuò)展I2C與DS28E17的通信距離

系統(tǒng)對I2C總線的要求越來越遠(yuǎn)。本文解釋了DS28E17如何用于延長I2C器件的距離，同時(shí)降低成本。

介紹

I2C 總線的最大距離取決于容性負(fù)載。在典型應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)模式下的長度限制在幾米以內(nèi)。這是因?yàn)橄到y(tǒng)必須適應(yīng)400pF的最大總線電容，以滿足I2C總線規(guī)范（2014年4月6日至4日修訂版）中列出的上升時(shí)間要求。為了通過在最大允許總線電容以上工作來實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的距離，I2C 總線規(guī)范允許以較低的速度運(yùn)行，使用較高的驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，使用總線緩沖器將總線分成多個(gè)段，或使用開關(guān)上拉電路。雖然從表面上看，這些方法似乎是可行的，但它們要么不能滿足長距離要求，要么會(huì)顯著增加成本。另一種選擇是使用DS28E17 1線至I2C主橋。

安排

DS28E17 1-Wire--I2C主橋采用不同的方法，采用圖1所示的1-Wire?協(xié)議。由于協(xié)議可以容忍更大的總線電容，因此可以延長距離。1-Wire總線和接地回路采用單導(dǎo)體雙絞線，可降低解決方案成本。

圖 1.典型應(yīng)用電路。

考試

通過使用一些簡單的電路原理，可以檢查圖1中的電路總線電容。以下是要采取的基本步驟：

確定系統(tǒng)中每個(gè)元件的電容。

每米 CAT5E 電纜電容：52pF/m

近端輸入電容（即μC或DS2484）：10pF

遠(yuǎn)端輸入電容（DS28E17）：15pF計(jì)算系統(tǒng)中電纜長度的1-Wire總線總電容。

確定1-Wire主控容性驅(qū)動(dòng)能力（即μC或DS2484）。這需要針對從低到高的轉(zhuǎn)換（即上升沿）來確定，因?yàn)檫@受總線電容的影響最大。高低轉(zhuǎn)換（即下降沿）始終由1-Wire主機(jī)以適當(dāng)?shù)南吕磣8mA）驅(qū)動(dòng)，通?？梢院雎圆挥?jì)。

設(shè)置時(shí)隙時(shí)序限制以允許最大上升時(shí)間。

tRL= tW1L固件中設(shè)置的值：5μs

t星際增長固件中設(shè)置的值：15μs

μC 容性驅(qū)動(dòng)能力：

RPUP值：680Ω

確定兩個(gè)時(shí)間常數(shù)（VCC的2τ或86.5%）的上升時(shí)間。這是由DS28E17對長線路的標(biāo)準(zhǔn)速度讀取時(shí)隙要求和μC的VIHmax參數(shù)（例如，大多數(shù)系統(tǒng)通常在VCC x 0.6至VCC x 0.85范圍內(nèi)）設(shè)定的。

使用一階RC電路近似運(yùn)算可產(chǎn)生μC系統(tǒng)允許的最大容性驅(qū)動(dòng)能力。

DS2484的容性驅(qū)動(dòng)能力更為先進(jìn)，因?yàn)樗梢赃x擇使用有源上拉（低阻抗晶體管），在與DS28E17通信時(shí)應(yīng)始終使用該上拉。在臺架測試中，結(jié)果顯示 C總線最大當(dāng)15-Wire設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)速度時(shí)，在3.3V時(shí)限制為1nF。

驗(yàn)證1-Wire總線電容不超過1-Wire主機(jī)的容性驅(qū)動(dòng)能力。

μC 檢查：C總線< C總線最大（即 5.23nF < 7.35nF）。

DS2484檢查：C總線< C總線最大（即 5.23nF < 15nF）。

調(diào)整1-Wire恢復(fù)時(shí)間（t娛樂） 用于1-Wire主固件中的長線路。

μC 的固件設(shè)置為：tREC..FW ≈ 2τ + tRECmin (i.e., 15μs = 2 x 5μs + 5μs).

DS2484的固件設(shè)置為：tREC..FW ≈ τ + tRECmin (i.e., 10μs = 5μs + 5μs).

總結(jié)

本應(yīng)用筆記提供了擴(kuò)展I的替代方法2C總線。它還提供了使用DS28E17在長線路應(yīng)用中檢查總線電容的基本公式和設(shè)計(jì)理念。
審核編輯：郭婷

       CBUS = (CCABLE per meter × Length) + CNear End + CFar End
       CBUS = (52pF × 100m) + 10pF + 15pF
       CBUS = 5.23nF 

       CBUS = (CCABLE per meter × Length) + CNear End + CFar End
       CBUS = (52pF × 100m) + 10pF + 15pF
       CBUS = 5.23nF 

       CBUS = (CCABLE per meter × Length) + CNear End + CFar End
       CBUS = (52pF × 100m) + 10pF + 15pF
       CBUS = 5.23nF