穩定可靠的I2C通信的設計計算
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求解
各種工作電壓的最大上升時(shí)間由I2C標準指定，并通過(guò)上拉電阻確定。根據該時(shí)間和總線(xiàn)電容，我們可以計算允許的最大上拉電阻(Rp)。當電壓為5V，時(shí)鐘頻率為400kHz時(shí)，給定總線(xiàn)電容CBUS為100pF，則規定的最大上升時(shí)間(TR)為300ns。
公式3：符合I2C上升時(shí)間標準的最小上拉電阻。
高電平總輸入電流(IIH)
即使沒(méi)有器件拉低線(xiàn)的電平，線(xiàn)仍處于邏輯高電平時(shí)，電流仍會(huì )繼續流過(guò)上拉電阻。該電流由總線(xiàn)上器件的數字輸入的泄漏產(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(wú)法預見(jiàn)的，但采用高質(zhì)量材料和良好的制造工藝時(shí)，輸入引腳泄漏是主要原因。
根據圖2，沒(méi)有器件拉低總線(xiàn)電平時(shí)，線(xiàn)的電平需要高于VIH才能被視為邏輯高電平。泄漏電流會(huì )限制Rp的最大值，這樣其兩端的電壓降不會(huì )阻止線(xiàn)的電平被拉高至VIH以上。對于VIH規范，還應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)境下穩定工作，I2C規范建議采用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(huì )在器件的數據手冊中給出數字輸入的泄漏電流，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(gè)輸入泄漏電流(IlIMCU)為1µA的單片機和四個(gè)I2C EEPROM器件，允許100%裕量，IIH為10µA。
公式5：已定義總線(xiàn)的引腳泄漏產(chǎn)生的泄漏電流。
應用歐姆定律，我們可以確定符合這些規范的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(guò)計算電源電壓、總線(xiàn)電容和泄漏電流，我們可以得出RP值的范圍。
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