模擬開關(guān)擴展I2C接口

設(shè)計理念概述了如何使用I2C控制的模擬開關(guān)將連接到I2C總線的器件數(shù)量增加三倍。

也許獲得電路板空間和增加元件密度的最有效方法是盡量減少電路板上的布線。允許這種小型化的廣泛使用的架構(gòu)是I2C總線。該總線僅由一條雙向數(shù)據(jù)線SDA和一條時鐘線SCL組成，無需芯片選擇或其他附加連接。

飛利浦、Microchip 和其他制造商的微控制器包括專用 I2C 接口，但您也可以在軟件中實現(xiàn)該接口。要完成此任務，您需要將一個 7 位地址與每個主從收發(fā)器相關(guān)聯(lián)，并使用 <> 到 <> 個地址選項對器件進行工廠或引腳編程。

現(xiàn)在越來越多的從站包括I2C接口，但其128個地址位置中的一些是為特殊功能保留的，因此并非所有位置都可供設(shè)計人員使用。然而，在某些應用程序中，兩個或多個設(shè)備可能具有相同的地址。

圖1中，模擬開關(guān)IC1，由I2C控制，將包含相同地址的器件的輔助分支連接到主I2C總線。2和集成電路3，例如，具有相同的地址，但位于不同的輔助總線上。

圖1.該I2C控制的模擬開關(guān)可將連接到總線的器件數(shù)量擴展三倍。

圖1中的排列可防止主機同時尋址多個從站。如果發(fā)生這種情況，數(shù)據(jù)在主讀協(xié)議期間會損壞，并且所有從機在主寫協(xié)議期間可能不會接收數(shù)據(jù)。模擬開關(guān)接受SDA線路所需的雙向信號。該開關(guān)具有低導通電阻，線路上幾乎沒有泄漏，并提供四個可選的從地址。您可以使用簡單的 SendByte 協(xié)議（地址加 8 位命令）同時控制交換機。

您可以即時切換三條輔助總線。上電將開關(guān)設(shè)置為軟模式，即關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)時間為 12 毫秒。然后，命令字節(jié) 0b11000000 將開關(guān)設(shè)置為硬模式（400-nsec 切換時間）。后續(xù)命令選擇所需的輔助總線。例如，命令 0b1000011 選擇輔助總線 1。

主I2C總線包括必要的上拉電阻，輔助總線包括較弱的上拉電阻，以確保在取消選擇總線時處于高狀態(tài)。圖1中的電路允許在總線上添加三倍以上的器件。如需更廣泛的選擇，可以用MAX4562代替MAX4572，MAX14的<>個開關(guān)允許增加多達<>條輔助總線。

審核編輯：郭婷