扩展I2C与DS28E17的通信距离

系统对I2C总线的要求越来越远。本文解释了DS28E17如何用于延长I2C器件的距离，同时降低成本。

介绍

I2C 总线的最大距离取决于容性负载。在典型应用中，标准模式下的长度限制在几米以内。这是因为系统必须适应400pF的最大总线电容，以满足I2C总线规范（2014年4月6日至4日修订版）中列出的上升时间要求。为了通过在最大允许总线电容以上工作来实现更远的距离，I2C 总线规范允许以较低的速度运行，使用较高的驱动输出设备，使用总线缓冲器将总线分成多个段，或使用开关上拉电路。虽然从表面上看，这些方法似乎是可行的，但它们要么不能满足长距离要求，要么会显着增加成本。另一种选择是使用DS28E17 1线至I2C主桥。

安排

DS28E17 1-Wire--I2C主桥采用不同的方法，采用图1所示的1-Wire®协议。由于协议可以容忍更大的总线电容，因此可以延长距离。1-Wire总线和接地回路采用单导体双绞线，可降低解决方案成本。

图 1.典型应用电路。

考试

通过使用一些简单的电路原理，可以检查图1中的电路总线电容。以下是要采取的基本步骤：

确定系统中每个元件的电容。

每米 CAT5E 电缆电容：52pF/m

近端输入电容（即μC或DS2484）：10pF

远端输入电容（DS28E17）：15pF计算系统中电缆长度的1-Wire总线总电容。

确定1-Wire主控容性驱动能力（即μC或DS2484）。这需要针对从低到高的转换（即上升沿）来确定，因为这受总线电容的影响最大。高低转换（即下降沿）始终由1-Wire主机以适当的下拉（即~8mA）驱动，通常可以忽略不计。

设置时隙时序限制以允许最大上升时间。

tRL= tW1L固件中设置的值：5μs

t星际增长固件中设置的值：15μs

μC 容性驱动能力：

RPUP值：680Ω

确定两个时间常数（VCC的2τ或86.5%）的上升时间。这是由DS28E17对长线路的标准速度读取时隙要求和μC的VIHmax参数（例如，大多数系统通常在VCC x 0.6至VCC x 0.85范围内）设定的。

使用一阶RC电路近似运算可产生μC系统允许的最大容性驱动能力。

DS2484的容性驱动能力更为先进，因为它可以选择使用有源上拉（低阻抗晶体管），在与DS28E17通信时应始终使用该上拉。在台架测试中，结果显示 C总线最大当15-Wire设置为标准速度时，在3.3V时限制为1nF。

验证1-Wire总线电容不超过1-Wire主机的容性驱动能力。

μC 检查：C总线< C总线最大（即 5.23nF < 7.35nF）。

DS2484检查：C总线< C总线最大（即 5.23nF < 15nF）。

调整1-Wire恢复时间（t娱乐） 用于1-Wire主固件中的长线路。

μC 的固件设置为：tREC..FW ≈ 2τ + tRECmin (i.e., 15µs = 2 x 5µs + 5µs).

DS2484的固件设置为：tREC..FW ≈ τ + tRECmin (i.e., 10µs = 5µs + 5µs).

总结

本应用笔记提供了扩展I的替代方法2C总线。它还提供了使用DS28E17在长线路应用中检查总线电容的基本公式和设计理念。
审核编辑：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