W moim obecnym projekcie muszę komunikować się między mikrokontrolerem a niektórymi czujnikami za pośrednictwem I2C. Jednym z nich jest czujnik temperatury, który należy umieścić w odległości około 2 metrów od mikrokontrolera. Nie mogę wybrać innego protokołu (czujnik znajduje się na module z danym złączem / pinami / protokołem).

Czy uważasz, że w tej konfiguracji można się komunikować? Jakie informacje powinienem sprawdzić, aby upewnić się, że jest to możliwe? Czy masz jakieś rady?

Po raz pierwszy komunikuję się z IC poza płytką drukowaną.

I2C nie jest przeznaczony do używania na duże odległości, ale znam kilka aplikacji, w których jest on faktycznie używany na odległości około 2 metrów. Znam też jeden przypadek, w którym mieli z tym problemy, i to zostało ostatecznie naprawione przez naprawienie pętli uziemienia.

Aby mieć pewność, że zadziała, należy użyć przedłużacza magistrali I2C, takiego jak P82B715.

Jednak arkusz danych PB2B715 zawiera następujące informacje w sekcji 8.2:

W przypadku typowych kabli skrętkowych lub płaskich, używanych w telefonii lub okablowaniu Ethernet (Cat5e), pojemność wynosi około 50 pF do 70 pF / metr, więc teoretycznie długość kabla może wynosić do 50 m . Z praktycznego doświadczenia wynika , że 30 m wykazało bezpieczną długość kabla do prowadzenia w ten prosty sposób, do 100 kHz, przy pokazanych wartościach. Możliwe są dłuższe odległości i wyższe prędkości, ale wymagają one staranniejszej konstrukcji.

Eksperci (NXP to były Philips, wynalazca I2C) twierdzą, że 30 metrów okazało się możliwe do pokonania. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​2 metry to możliwa do przejechania odległość, a doświadczenia, które mi przekazano, wskazują, że możliwe są również bardziej obciążone magistrale I2C bez jakiegokolwiek przedłużacza.

Kluczowe punkty pracy autobusów I2C na duże odległości to:

• Za pomocą kabla o niskiej pojemności (skrętka / Ethernet);
• Ograniczanie prędkości autobusu;
• Posiadające podciągnięcia o odpowiednich rozmiarach.

Obliczenia pullup

Texas Instruments ma dobrą notę aplikacyjną (SLVA689) dotyczącą obliczania podciągania .

• Dolna granica podciągania (wartość minimalna) jest określona przez prąd, który najsłabsze urządzenie peryferyjne na magistrali może pociągnąć, oraz maksymalne napięcie, które reprezentuje 0 dla dowolnego urządzenia peryferyjnego. Więc jeśli 1 V nadal wynosi 0, twoje VCC wynosi maksymalnie 3 V6, a twoje najsłabsze urządzenie może pobierać tylko 20 mA, twoja rezystancja jest określona przez stratę napięcia na rezystorze i prąd pobierany przez to urządzenie: $(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$ .
• $R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$. Nota aplikacyjna TI ma wykresy, dzięki czemu można szybko znaleźć odpowiednie wartości.
• Oczywiście wartość podciągnięcia jest równa wartości wszystkich podciągnięć połączonych równolegle. Możesz mieć podciągnięcie po stronie master, slave i wszelkich innych slave / master w magistrali.
• Im bardziej jesteś na granicy, tym bardziej musisz uwzględniać „pasożyty”, takie jak spadek napięcia w kablu.

Zasadniczo jesteś ograniczony maksymalną pojemnością 400 pF.

Powinno działać dobrze, jeśli obniżysz częstotliwość do około 1 kHz i zapewnisz oddzielenie zasilania obok czujnika.

Jeśli potrzebujesz czegoś bardziej niezawodnego, możesz użyć konwerterów różnicowych I2C na obu końcach, takich jak PCA9615 .

Możesz, ale nie jest to zalecane.

Różne autobusy do różnych celów

I2C, podobnie jak SPI, jest przeznaczony do komunikacji w obrębie tablicy lub grupy tablic (pomyśl Raspberry Pi i jego czapki lub arduino i jego tarcze). Może pracować na dłuższych dystansach (patrz inne odpowiedzi), ale nie należy go stosować w takich przypadkach, po prostu dlatego, że nie do tego został zaprojektowany, zoptymalizowany i zakwalifikowany.

Ryzykujesz, że możesz nie być w stanie dodać więcej czujników w przyszłości, lub że twój system nie będzie działał wszędzie lub w pewnych okolicznościach ulegnie awarii.

To, czego powinieneś szukać, to magistrala polowa, coś w rodzaju 1-wire, CAN, RS-485, ethernet itp.

Opcjonalne mogą być również systemy bezprzewodowe, takie jak bluetooth lub zigbee.

Jak zauważył @filo, I2C jest ogólnie ograniczone przez pojemność magistrali. Istnieją jednak sposoby obejścia tego:

1. Użyj przedłużacza magistrali. P82B96 lub PCA9600 by być zarówno dobre opcje w Twoim przypadku.
2. Jeśli potrzebujesz wyższych prędkości lub wyjątkowo długich kabli, możesz użyć różnicowego urządzenia nadawczo-odbiorczego I2C, takiego jak PCA9600 . Sprawi to jednak, że Twój obwód będzie znacznie bardziej skomplikowany i będziesz potrzebować układu scalonego na obu końcach kabla.

Więcej informacji znajdziesz w AN10658 i AN11084 od NXP.

Lubię odpowiedzi Filo i Caleba.

Inną opcją jest zastosowanie jednego lub wielu mostków głównych DS28E17 1-Wire-to-I2C na poszczególnych czujnikach i podłączenie magistrali jako Onewire. Jest to dobre w przypadku magistrali o długości> 100 m i dobrze nadaje się do zastosowań w matrycach czujników o niskiej przepustowości, takich jak zarządzanie temperaturą i akumulatorem.