ในโครงการปัจจุบันของฉันฉันต้องสื่อสารระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และเซ็นเซอร์บางตัวผ่าน I2C หนึ่งในนั้นคือเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิซึ่งจะต้องอยู่ห่างจากไมโครคอนโทรลเลอร์ประมาณ 2 เมตร ฉันไม่สามารถเลือกโปรโตคอลอื่น (เซ็นเซอร์อยู่ในโมดูลที่มีตัวเชื่อมต่อ / พิน / โปรโตคอล)

คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะสื่อสารในโครงแบบนี้? ฉันควรค้นหาข้อมูลใดเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำได้หรือไม่สามารถทำได้ คุณมีคำแนะนำไหม?

นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันได้สื่อสารกับ IC นอก PCB

I2C ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ใช้งานในระยะทางไกล แต่ฉันรู้ว่ามีแอพพลิเคชั่นหลายตัวที่ใช้งานจริงในระยะทางประมาณ 2 เมตร ฉันยังรู้กรณีหนึ่งที่พวกเขามีปัญหากับเรื่องนั้นและมันก็ถูกแก้ไขในที่สุดโดยการแก้ไขลูปพื้นดินที่ฉันเชื่อ

เพื่อให้แน่ใจว่ามันจะทำงานได้คุณควรใช้ตัวขยายบัส I2C เช่น P82B715

อย่างไรก็ตามแผ่นข้อมูลของ PB2B715กล่าวว่าต่อไปนี้ในส่วน 8.2:

สำหรับคู่บิดทั่วไปหรือสายเคเบิลแบนที่ใช้สำหรับโทรศัพท์หรือ Ethernet (Cat5e) สายไฟ, ความจุที่มีอยู่ประมาณ 50 pF ถึง 70 pF / เมตรเพื่อให้สายเคเบิลสามารถในทางทฤษฎีจะขึ้นถึง 50 เมตรยาว จากประสบการณ์จริง30 ม. ได้พิสูจน์ความยาวสายเคเบิลที่ปลอดภัยเพื่อขับเคลื่อนด้วยวิธีง่าย ๆ นี้สูงสุด 100 kHzด้วยค่าที่แสดง ระยะทางไกลกว่าและความเร็วที่สูงขึ้นเป็นไปได้ แต่ต้องมีการออกแบบอย่างระมัดระวังมากขึ้น

ดังนั้นผู้เชี่ยวชาญ (NXP เป็นอดีตฟิลิปส์ผู้ประดิษฐ์ของ I2C) กล่าวว่า 30 เมตรได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นระยะทางที่ทำได้ ประสบการณ์ของฉันบอกว่า 2 เมตรเป็นระยะทางที่ทำได้และประสบการณ์ที่ได้รับรายงานกลับมาให้ฉันระบุว่ารถบัส I2C ที่โหลดหนักกว่าโดยไม่ต้องมีตัวขยายใด ๆ

จุดสำคัญในการใช้งานบัส I2C ในระยะทางไกลคือ:

• การใช้สายเคเบิลความจุต่ำ (คู่บิด / Ethernet);
• การ จำกัด ความเร็วบัส
• มีพูลอัพที่มีขนาดที่ถูกต้อง

การคำนวณแบบพูลอัพ

Texas Instruments มีดีทราบโปรแกรมประยุกต์ (SLVA689) เกี่ยวกับการคำนวณดึงขึ้น

• ขอบเขตล่างของ pullup (ค่าต่ำสุด) ถูกกำหนดโดยกระแสต่อพ่วงที่อ่อนแอที่สุดบนบัสสามารถดึงได้และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่แทน 0 สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงใด ๆ ดังนั้นถ้า 1V ยังคงเป็น 0 VCC ของคุณคือสูงสุด 3V6 และอุปกรณ์ที่อ่อนแอที่สุดของคุณสามารถดึงได้เพียง 20mA ความต้านทานของคุณจะถูกกำหนดโดยการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานและอุปกรณ์ที่ดึงมาปัจจุบัน:\$(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$
• ขอบเขตสูงสุดถูกกำหนดโดยเวลาเพิ่มขึ้นสูงสุด: ความถี่ I2C สูงสุดของคุณเกี่ยวข้องโดยตรงกับความถี่นั้น แต่ก็มีขีด จำกัด สูงสุดที่กำหนดโดยโปรโตคอล ขีด จำกัด บนเป็นC_b) โดยที่คือเวลาเพิ่มขึ้นสูงสุดและคือความจุบัส ดังนั้นหากเป็น 400pF และรถบัสที่มีการดำเนินงานในโหมดปกติ ( = 1 มิลลิวินาที) แล้วคุณจะพบ\ ใบสมัครของ TI มีกราฟเพื่อให้คุณสามารถค้นหาค่าที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็ว$R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$
• แน่นอนว่าค่าของการดึงคือมูลค่าที่เท่ากันของพูลอัพทั้งหมดรวมกัน คุณอาจมีการดึงที่ปลายต้นแบบปลายทาสและทาสอื่น ๆ บนรถบัส
• ยิ่งคุณเป็น "ขีด จำกัด " ยิ่งคุณต้องคำนึงถึง "ปรสิต" เช่นแรงดันไฟฟ้าตกที่สายเคเบิล

โดยทั่วไปคุณจะถูก จำกัด โดยความจุบัสสูงสุด 400 pF

มันควรจะทำงานได้ดีถ้าคุณลดความถี่ลงเหลือ 1 kHz และให้แหล่งจ่ายไฟ decoupling ถัดจากเซ็นเซอร์

ถ้าคุณต้องการบางสิ่งบางอย่างที่แข็งแกร่งมากขึ้นแล้วคุณสามารถใช้แปลง I2C ค่าที่ปลายทั้งสองเหมือนPCA9615

คุณทำได้ แต่ไม่แนะนำ

รถบัสที่แตกต่างกันเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

I2C เช่น SPI ออกแบบมาเพื่อการสื่อสารภายในบอร์ดหรือกลุ่มบอร์ด (คิดว่า Raspberry Pi และหมวกหรือ arduino และ shields ของมัน) มันสามารถทำงานในระยะทางไกลกว่า (ดูคำตอบอื่น ๆ ) แต่ไม่ควรใช้ในกรณีเหล่านั้นเพียงเพราะนั่นไม่ใช่สิ่งที่ได้รับการออกแบบปรับให้เหมาะสมและมีคุณสมบัติเหมาะสม

ความเสี่ยงที่คุณทำคือคุณอาจไม่สามารถเพิ่มเซ็นเซอร์อีกในอนาคตหรือระบบของคุณจะไม่ทำงานทุกที่หรือจะล้มเหลวในบางสถานการณ์

สิ่งที่คุณควรมองหาคือ Field Bus, เช่น 1-wire, CAN, RS-485, ethernet, เป็นต้น

ระบบไร้สายเช่นบลูทู ธ หรือ zigbee อาจเป็นตัวเลือก

ตามที่ระบุไว้โดย @filo, I2C โดยทั่วไปจะถูก จำกัด โดยความจุของบัส อย่างไรก็ตามมีวิธีแก้ไขปัญหาดังนี้:

1. ใช้ตัวขยายบัส P82B96หรือPCA9600ทั้งสองจะเป็นตัวเลือกที่ดีในกรณีของคุณ
2. หากคุณต้องการความเร็วสูงหรือสายเคเบิลยาวมากคุณสามารถใช้ตัวรับส่งสัญญาณ I2C ค่าเช่นPCA9600 อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จะทำให้วงจรของคุณซับซ้อนมากขึ้นและคุณต้องมี IC ที่ปลายทั้งสองของสายเคเบิล

ลองดูที่AN10658และAN11084จาก NXP สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

ฉันชอบคำตอบของ filo และ Caleb

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้สะพาน Master Master DS28E17 1-Wire-to-I2Cหนึ่งตัวหรือหลายตัวที่เซ็นเซอร์แต่ละตัวและต่อสายบัสเป็น Onewire เหมาะสำหรับรถบัสที่มีความยาวมากกว่า 100 เมตรและเหมาะสำหรับการใช้งานแอพพลิเคชั่นเซ็นเซอร์ความเร็วต่ำเช่นการกระจายอุณหภูมิและการจัดการแบตเตอรี่