В моем текущем проекте мне нужно установить связь между микроконтроллером и некоторыми датчиками через I2C. Одним из них является датчик температуры, его необходимо разместить на расстоянии примерно 2 метра от микроконтроллера. Я не могу выбрать другой протокол (датчик находится на модуле с данным разъемом / контактами / протоколом).

Как вы думаете, возможно ли общаться в этой конфигурации? Какую информацию я должен искать, чтобы убедиться, что она может или не может быть возможной? У вас есть совет?

Я впервые общаюсь с IC за пределами PCB.

I2C не предназначен для использования на больших расстояниях, но я знаю несколько приложений, где он фактически используется на расстоянии около 2 метров. Я также знаю один случай, когда у них были проблемы с этим, и он был исправлен путем исправления контуров заземления, как мне кажется.

Чтобы быть уверенным, что он будет работать, вы должны использовать удлинитель шины I2C, такой как P82B715.

Тем не менее, таблица данных PB2B715 говорит следующее в разделе 8.2:

Для типичной витой пары или плоских кабелей, используемых для телефонии или проводки Ethernet (Cat5e), эта емкость составляет от 50 пФ до 70 пФ / метр, поэтому теоретически длина кабеля может достигать 50 м . Из практического опыта 30 м доказали безопасную длину кабеля, которую можно провести простым способом, до 100 кГц, с указанными значениями. Возможны более длинные расстояния и более высокие скорости, но они требуют более тщательного проектирования.

Таким образом, эксперты (NXP - бывший Philips, изобретатель I2C) говорят, что 30 метров было доказано выполнимым расстоянием. Мой опыт говорит, что 2 метра - это выполнимое расстояние, и опыт, который мне сообщили, показывает, что также возможны более загруженные шины I2C без какого-либо удлинителя.

Ключевые моменты работы автобусов I2C на больших расстояниях:

• Использование кабеля с низкой емкостью (витая пара / Ethernet);
• Ограничение скорости шины;
• Наличие подтягиваний правильного размера.

Расчет подтягивания

У Texas Instruments есть хорошая заметка по применению (SLVA689) о расчете подтягивания .

• $(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$ .
• $R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$, В примечании к приложению TI есть графики, позволяющие быстро найти соответствующие значения.
• Конечно, значение для подтягивания является эквивалентным значением для всех подтягиваний, соединенных параллельно. У вас может быть подтягивание на главном конце, ведомом конце и любом другом ведомом / главном на шине.
• Чем больше вы находитесь «на пределе», тем больше вам также необходимо учитывать «паразитные факторы», такие как падение напряжения в кабеле.

Как правило, максимальная емкость шины составляет 400 пФ.

Он должен работать нормально, если вы снизите частоту до 1 кГц и обеспечите разъединение источника питания рядом с датчиком.

Если вам нужно что-то более надежное, вы можете использовать дифференциальные преобразователи I2C на обоих концах, например, PCA9615 .

Можно, но это не рекомендуется.

Разные автобусы для разных целей

I2C, как и SPI, предназначен для связи внутри платы или группы плат (вспомним Raspberry Pi и его шляпы или arduino и его щиты). Он может работать на больших расстояниях (см. Другие ответы), но его не следует использовать в этих случаях, просто потому, что он не был разработан, оптимизирован и квалифицирован.

Риск, который вы берете на себя, заключается в том, что вы, возможно, не сможете добавить больше датчиков в будущем, или что ваша система не будет работать везде или выйдет из строя при определенных обстоятельствах.

То, что вы должны искать, это полевая шина, что-то вроде 1-wire, CAN, RS-485, Ethernet и т. Д.

Беспроводные системы, такие как Bluetooth или ZigBee, также могут быть опцией.

Как отмечает @filo, I2C обычно ограничен емкостью шины. Однако есть способы обойти это:

1. Используйте удлинитель шины. P82B96 или PCA9600 бы оба хорошие варианты в вашем случае.
2. Если вам нужны более высокие скорости или очень длинные кабели, вы можете использовать дифференциальный приемопередатчик I2C, например, PCA9600 . Однако это значительно усложнит вашу схему, и вам понадобится ИС на обоих концах кабеля.

Взгляните на AN10658 и AN11084 от NXP для получения дополнительной информации.

Мне нравятся ответы Фило и Калеба.

Another option is using one or multiple DS28E17 1-Wire-to-I2C Master Bridges at the individual sensors and wire up the bus as Onewire. This is good for >100m buses and well suited to low-throughput sensor array applications as distributed temperature and battery management.