У моєму поточному проекті мені потрібно зв’язатись між мікроконтролером та деякими датчиками через I2C. Один з них - це датчик температури, його потрібно розмістити приблизно на відстані 2 метрів від мікроконтролера. Я не можу вибрати інший протокол (датчик знаходиться на модулі із заданим роз'ємом / контактами / протоколом).

Як ви вважаєте, чи можливо спілкуватися в цій конфігурації? Яку інформацію слід шукати, щоб переконатися, що це неможливо чи неможливо? Чи є у вас поради?

Це вперше спілкування з ІС за межами друкованої плати.

I2C не призначений для використання на великих відстанях, але мені відомо кілька застосувань, де він фактично використовується на відстані близько 2 метрів. Я також знаю один із випадків, коли у них виникли проблеми з цим, і це було врегульовано подій, виправляючи петлі заземлення, я вважаю.

Щоб переконатися, що він буде функціонувати, слід використовувати розширювач шини I2C, як P82B715.

Однак у таблиці 8 PB2B715 в розділі 8.2 зазначено наступне:

Для типових кабелів із крученою парою або плоскою мережею, що використовуються для проводки телефонії або Ethernet (Cat5e), ємність становить приблизно від 50 пФ до 70 пФ / метр, тому теоретично кабель може бути довжиною до 50 м . З практичного досвіду, 30 м довели безпечну довжину кабелю, що рухається цим простим способом, до 100 кГц, із показаними значеннями. Більші відстані та більша швидкість можливі, але потребують більш ретельного проектування.

Тож експерти (NXP - колишній Philips, винахідник I2C) стверджують, що 30 метрів було доведено досяжною дистанцією. Як показує мій досвід, 2 метри - це допустима відстань, і досвід, про який було повідомлено мені, свідчить про те, що більш сильно завантажені автобуси I2C без будь-якого розширювача.

Ключовими моментами роботи автобусів I2C на великих відстанях є:

• Використання кабелю низької ємності (кручена пара / Ethernet);
• Обмеження швидкості шини;
• Маючи підтягувачі правильного розміру.

Підрахунок витягування

Компанія Texas Instruments має хорошу примітку щодо додатків (SLVA689) щодо підрахунку підтягувань .

• $(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$
• $R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$. У примітці програми TI є графіки, завдяки чому можна швидко знайти відповідні значення.
• Звичайно, значення для підтягування - це еквівалентне значення всіх підключень паралельно поєднаних. У вас може бути перетяжка на головній частині, підлеглий кінець та будь-який інший раб / господар у шині.
• Чим більше ви "на межі", тим більше вам також потрібно буде враховувати "паразитиків", таких як падіння напруги в кабелі.

Ви, як правило, обмежені максимальною ємністю шини 400 пФ.

Це повинно спрацювати, якщо знизити частоту до 1 кГц і забезпечити роз'єднання джерела живлення поруч із датчиком.

Якщо вам потрібно щось більш надійне, тоді ви можете використовувати диференціальні перетворювачі I2C на обох кінцях, як PCA9615 .

Можна, але це не рекомендується.

Різні автобуси різного призначення

I2C, як і SPI, призначений для спілкування всередині дошки або групи дощок (подумайте, Raspberry Pi та його шапки або ардуїно та його щити). Він може працювати на більшій відстані (див. Інші відповіді), але не повинен використовуватися в тих випадках, просто тому, що це не те, що було розроблено, оптимізовано та кваліфіковано.

Ризик, який ви берете на себе, полягає в тому, що ви, можливо, не зможете додати більше датчиків у майбутньому, або що ваша система не працюватиме скрізь, або вийде з ладу за певних обставин.

Що вам слід шукати - польова шина, щось на зразок 1-провідного, CAN, RS-485, ethernet тощо.

Бездротові системи, такі як Bluetooth або зигбі, також можуть стати варіантом.

Як зазначає @filo, I2C, як правило, обмежена ємністю шини. Однак існують способи подолати це:

1. Використовуйте розширювач шини. P82B96 або PCA9600 б обидва хороші варіанти в вашому випадку.
2. Якщо вам потрібні більші швидкості або надзвичайно довгі кабелі, ви можете використовувати диференціальний приймач I2C, як PCA9600 . Однак це зробить вашу схему значно складнішою, і вам потрібен ІМС на обох кінцях кабелю.

Погляньте на AN10658 та AN11084 з NXP для отримання додаткової інформації.

Мені подобаються відповіді філо та Калеба.

Іншим варіантом є використання одного або декількох головних мостів DS28E17 1-Wire-to-I2C на окремих датчиках та підключення шини як Onewire. Це добре для шин> 100 м і добре підходить для програм з датчиками низької пропускної здатності, як розподілена температура та управління акумулятором.