穩(wěn)定可靠的I2C通信的設(shè)計計算

求解

各種工作電壓的最大上升時間由I2C標準指定，并通過上拉電阻確定。根據(jù)該時間和總線電容，我們可以計算允許的最大上拉電阻(Rp)。當電壓為5V，時鐘頻率為400kHz時，給定總線電容CBUS為100pF，則規(guī)定的最大上升時間(TR)為300ns。

公式3：符合I2C上升時間標準的最小上拉電阻。

高電平總輸入電流(IIH)

即使沒有器件拉低線的電平，線仍處于邏輯高電平時，電流仍會繼續(xù)流過上拉電阻。該電流由總線上器件的數(shù)字輸入的泄漏產(chǎn)生，也可能是質(zhì)量較差的PCB材料以及焊接殘留物所導致。其中一些因素是無法預見的，但采用高質(zhì)量材料和良好的制造工藝時，輸入引腳泄漏是主要原因。

根據(jù)圖2，沒有器件拉低總線電平時，線的電平需要高于VIH才能被視為邏輯高電平。泄漏電流會限制Rp的最大值，這樣其兩端的電壓降不會阻止線的電平被拉高至VIH以上。對于VIH規(guī)范，還應(yīng)謹慎留出一些保護裕量，以防止噪聲尖峰將電壓拉低至VIH電平以下。要在高噪聲環(huán)境下穩(wěn)定工作，I2C規(guī)范建議采用0.2 Vdd作為高出VIH的適當裕量。

公式4：邏輯高輸入電平上的額外裕量。

通常會在器件的數(shù)據(jù)手冊中給出數(shù)字輸入的泄漏電流，對于Microchip的I2C EEPROM器件，最大輸入泄漏電流(IlIEE)為1µA。組成系統(tǒng)的最少元件是單片機I2C主器件和I2C從器件。對于本例，采用一個輸入泄漏電流(IlIMCU)為1µA的單片機和四個I2C EEPROM器件，允許100%裕量，IIH為10µA。

公式5：已定義總線的引腳泄漏產(chǎn)生的泄漏電流。

應(yīng)用歐姆定律，我們可以確定符合這些規(guī)范的Rp最大值。

公式6：確保邏輯高電平的最小上拉電阻值。

電阻值計算

通過計算電源電壓、總線電容和泄漏電流，我們可以得出RP值的范圍。

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