一種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膇2c總線通信接口電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電源轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腎2C總線通信接口電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] I2C總線協(xié)議是philips公司推出的具有多主仲裁機(jī)制的、以串行時(shí)鐘SCL和串 行數(shù)據(jù)SDA組成的一種串行雙向同步通信方式的通信協(xié)議。當(dāng)串行時(shí)鐘SCL為低電平（邏 輯0)時(shí)，為串行數(shù)據(jù)SDA忽略態(tài)，也即讓SDA在SCL在0時(shí)進(jìn)行電平切換，當(dāng)串行時(shí)鐘SCL 為高電平（邏輯1)時(shí)，為串行數(shù)據(jù)SDA受理態(tài)，當(dāng)SDA從1變到0,則是起始位，當(dāng)SDA從0 變到1，則是停止位，SDA保持1或0不變，則是傳輸一位數(shù)據(jù)，是傳入還是傳出，則由讀寫控 制位來(lái)決定。
[0003]I2C接口是一種TTL電平級(jí)的，它通常用在同一電路板范圍內(nèi)的通信、或者是同一 設(shè)備范圍內(nèi)板間通信，只能實(shí)現(xiàn)短距離范圍的通信。再來(lái)看看RS-485的接口電路，RS-485 是半雙工的、差分信號(hào)的，輸出以差分驅(qū)動(dòng)，輸入以比較A與B信號(hào)相互的高低，當(dāng)輸出1 時(shí)，A拉高到VCC，B拉低到GND，當(dāng)輸出0時(shí)，B拉高到VCC，A拉低到GND;當(dāng)A-B> 200mV， 則接收為1 ;當(dāng)A-B< -200mV，則接收為0,它有較強(qiáng)的抗干擾能力，比TTL電平方式的在通 信距離方面有很大的提高，可達(dá)到1. 2KM。能否將RS-485的技術(shù)應(yīng)用到I2C接口的SCL、SDA 兩信號(hào)呢？目前還沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)將RS-485的技術(shù)很好的應(yīng)用到I2C接口的SCL、SDA兩信 號(hào)上。
[0004] 在動(dòng)力電池中，往往需要電池模塊串/并聯(lián)，以便適應(yīng)其功率需求?，F(xiàn)行的帶 RS-485通信的M0S管保護(hù)的電池模塊，必須每個(gè)模塊都采用M0S管保護(hù)，而且，每個(gè)模塊是 根據(jù)自己的狀況進(jìn)行保護(hù)，且不說(shuō)每個(gè)模塊都必須要M0S管是一種不經(jīng)濟(jì)的做法，單說(shuō)M0S 管自身消耗的電能，帶來(lái)發(fā)熱很厲害。RS-485通信的M0S管保護(hù)的電池模塊，因?yàn)镸0S管保 護(hù)的動(dòng)作不一致，尤其在過(guò)流保護(hù)，特別是短路保護(hù)的情況下，動(dòng)作的不一致性導(dǎo)致不能采 用并聯(lián)。
[0005] 實(shí)際應(yīng)用中，往往有多主通信的需求，比如要求快速報(bào)警的場(chǎng)所，如果不用多主方 式而是要有主機(jī)一個(gè)一個(gè)地查詢，那么，必須要求通信的速率非常高，響應(yīng)非?？?，即便如 此，在查詢警報(bào)式通信中，是占用信道資源的，通信開(kāi)銷大。I2C總線協(xié)議，它提供了多主通 信的仲裁機(jī)制，為主動(dòng)上報(bào)提供了方便之門。盡管CAN總線也有多主通信的仲裁機(jī)制，但 是，目前有很多MCU并不支持CAN接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腎2C總線通 信接口電路，該電路將I2C的應(yīng)用領(lǐng)域從板間級(jí)擴(kuò)展到系統(tǒng)級(jí)，通信距離可達(dá)1. 2KM。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腎2C總線通信接口電路，包括設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1、RS-485和U1， U1是兩態(tài)門，U1的輸入端為0,則輸出為0,輸入端為1，則輸出為高阻態(tài)，也即SDA_RXD為 〇時(shí)，其輸出SDA為0,否則，就為高阻態(tài)，由于I2C總線上有上拉電阻，所以，U1高阻態(tài)的邏 輯為1。
[0009] 設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1，RS-485處于接收，接收的也為1 ;設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)0,RS-485 處于接收，接收的為〇 ;設(shè)備側(cè)〇、傳輸側(cè)1，RS_485處于發(fā)送，發(fā)送0,對(duì)方接收的為0 ;設(shè)備 側(cè)與傳輸側(cè)同時(shí)為〇,RS-485處于接收，如果設(shè)備方先撤銷策動(dòng)，由0變1，SDA_RXD還是維 持在0,SDA由U1輸出，還是0 ;如果傳輸側(cè)先撤銷策動(dòng)，SDA_RXD由0變1，而SDA還是0， RS-485把0發(fā)送出去，無(wú)論哪一方先撤銷策動(dòng)，其結(jié)果依然還為線與的0,這實(shí)際是交給系 統(tǒng)的MCU的I2C仲裁。
[0010] 其特征在于：SDA不與MCU的SDA對(duì)接，SCL也不與MCU的SCL對(duì)接，而是直接將 SDA與SCL對(duì)接，再接一個(gè)上拉電阻，這樣，可以將這個(gè)電路用做RS-485的雙向同步中繼，一 則可以延長(zhǎng)RS-485的通信距離，二則可以擴(kuò)展RS-485的節(jié)點(diǎn)數(shù)。這個(gè)電路不僅僅做RS-485 的雙向同步中繼，也可以做CAN總線的雙向同步中繼，也可以做網(wǎng)線的雙向同步中繼。
[0011] 運(yùn)用遠(yuǎn)距離的I2C總線接口芯片技術(shù)，采用I2C通信，利用I2C的多主仲裁機(jī)制， 可以確保并聯(lián)的幾個(gè)模塊保護(hù)動(dòng)作完全一致。特別在短路保護(hù)中，可以特別快地給予響應(yīng)， 只要其中一個(gè)模塊發(fā)生短路情況，它主動(dòng)以廣播命令的方式，將信息從I2C口發(fā)送出去，收 到命令的模塊，就可以在同一時(shí)刻關(guān)斷M0S管。另外，在串聯(lián)的電池模塊中，整個(gè)串聯(lián)回路 中，沒(méi)有必要每個(gè)模塊都采用M0S管保護(hù)，只要一個(gè)電池模塊選用M0S管即可；如果是幾并 多串的情況下，也只需要在并聯(lián)的同一組模塊選用M0S管，其他組模塊，沒(méi)有必要選用M0S 管。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為：將I2C的應(yīng)用領(lǐng)域從板間級(jí)擴(kuò)展到系統(tǒng)級(jí)，通信距離可達(dá) 1. 2KM〇
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為只發(fā)送0的RS-485電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為利用RS-485實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)傳輸距離范圍的I2C通信的控制電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了便于理解，下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步具體描 述：
[0016] 如圖1所示，為RS-485通信中省略收發(fā)控制使能的方式：這種方式只發(fā)送0,發(fā)送 1其實(shí)是轉(zhuǎn)為接收，因?yàn)樵跊](méi)有發(fā)送的時(shí)候，對(duì)方接收的信號(hào)也是1，它跟發(fā)送1的效果是一 樣的。
[0017] 如圖2所示，為利用RS-485實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)傳輸距離范圍的I2C通信的控制電路的方 式：以SDA為例，設(shè)備側(cè)的SDA策動(dòng)，SDA_RXD是不被改變的，而來(lái)自遠(yuǎn)方的傳輸側(cè)的策動(dòng)， SDA和SDA_RXD同為0,其狀態(tài)有所不同。在SDA_DE為1時(shí)，485芯片的接收端R為高阻態(tài)， 上拉電阻R1確保SDA_RXD為邏輯1。要把設(shè)備側(cè)的0發(fā)送出去，而又不因?yàn)閬?lái)自遠(yuǎn)方的0 而改變接收狀態(tài)，那么，其邏輯為：
[0018]
[0019] U1是兩態(tài)門，U1的輸入端為0,則輸出為0,輸入端為1，則輸出為高阻態(tài)，也即 SDA_RXD為0時(shí)，其輸出SDA為0,否則，就為高阻態(tài)，由于I2C總線上有上拉電阻，所以，U1 高阻態(tài)的邏輯為1。
[0020] 可以看出，設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1，RS-485處于接收，接收的也為1 ;設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè) 0,RS-485處于接收，接收的為0 ;設(shè)備側(cè)0、傳輸側(cè)1，RS-485處于發(fā)送，發(fā)送0,對(duì)方接收的 為〇 ;設(shè)備側(cè)與傳輸側(cè)同時(shí)為〇,RS-485處于接收，如果設(shè)備方先撤銷策動(dòng)，由0變1，SDA_ RXD還是維持在0,SDA由U1輸出，還是0 ;如果傳輸側(cè)先撤銷策動(dòng)，SDA_RXD由0變1，而SDA 還是0,RS-485把0發(fā)送出去，無(wú)論哪一方先撤銷策動(dòng)，其結(jié)果依然還為線與的0,這實(shí)際是 交給系統(tǒng)的MCU的I2C仲裁。
[0021] 將圖2電路變換一下，SDA不與MCU的SDA對(duì)接，SCL也不與MCU的SCL對(duì)接，而是 直接將SDA與SCL對(duì)接，再接一個(gè)上拉電阻，這樣，可以將這個(gè)電路用做RS-485的雙向同步 中繼，一則可以延長(zhǎng)RS-485的通信距離，二則可以擴(kuò)展RS-485的節(jié)點(diǎn)數(shù)。這個(gè)電路不僅僅 做RS-485的雙向同步中繼，也可以做CAN總線的雙向同步中繼，也可以做網(wǎng)線的雙向同步 中繼。
[0022] 運(yùn)用遠(yuǎn)距離的I2C總線接口芯片技術(shù)，采用I2C通信，利用I2C的多主仲裁機(jī)制， 可以確保并聯(lián)的幾個(gè)模塊保護(hù)動(dòng)作完全一致。特別在短路保護(hù)中，可以特別快地給予響應(yīng)， 只要其中一個(gè)模塊發(fā)生短路情況，它主動(dòng)以廣播命令的方式，將信息從I2C口發(fā)送出去，收 到命令的模塊，就可以在同一時(shí)刻關(guān)斷M0S管。另外，在串聯(lián)的電池模塊中，整個(gè)串聯(lián)回路 中，沒(méi)有必要每個(gè)模塊都采用M0S管保護(hù)，只要一個(gè)電池模塊選用M0S管即可；如果是幾并 多串的情況下，也只需要在并聯(lián)的同一組模塊選用M0S管，其他組模塊，沒(méi)有必要選用M0S 管。
[0023] 上述實(shí)施例只是發(fā)明技術(shù)方案的舉例說(shuō)明或解釋，而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方 案的限制，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。倘若這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明 也包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腎2C總線通信接口電路，包括設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1、RS-485和Ul， Ul是兩態(tài)門，Ul的輸入端為0,則輸出為0,輸入端為1，則輸出為高阻態(tài)； 設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1，RS-485處于接收，接收的也為1 ;設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)0, RS-485處于 接收，接收的為〇 ;設(shè)備側(cè)〇、傳輸側(cè)1，RS_485處于發(fā)送，發(fā)送0,對(duì)方接收的為0 ;設(shè)備側(cè)與 傳輸側(cè)同時(shí)為〇, RS-485處于接收，如果設(shè)備方先撤銷策動(dòng)，由0變1，SDA_RXD還是維持在 0, SDA由Ul輸出，還是0 ;如果傳輸側(cè)先撤銷策動(dòng)，SDA_RXD由0變1，而SDA還是0, RS-485 把0發(fā)送出去，無(wú)論哪一方先撤銷策動(dòng)，其結(jié)果依然為線與的0 ; 其特征在于：SDA不與MCU的SDA對(duì)接，SCL也不與MCU的SCL對(duì)接，而是直接將SDA與 SCL對(duì)接，再接一個(gè)上拉電阻。
【專利摘要】一種遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腎2C總線通信接口電路，包括設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1、RS-485和U1，U1是兩態(tài)門，U1的輸入端為0，則輸出為0，輸入端為1，則輸出為高阻態(tài)。設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)1，RS-485處于接收，接收的也為1；設(shè)備側(cè)1、傳輸側(cè)0，RS-485處于接收，接收的為0；設(shè)備側(cè)0、傳輸側(cè)1，RS-485處于發(fā)送，發(fā)送0，對(duì)方接收的為0；設(shè)備側(cè)與傳輸側(cè)同時(shí)為0，RS-485處于接收，如果設(shè)備側(cè)先撤銷策動(dòng)，由0變1，SDA_RXD還維持在0，SDA由U1輸出，還是0；如果傳輸側(cè)先撤銷策動(dòng)，SDA_RXD由0變1，而SDA還是0。其特征在于：直接將SDA與SCL對(duì)接，再接一個(gè)上拉電阻。本發(fā)明將I2C的應(yīng)用領(lǐng)域從板間級(jí)擴(kuò)展到系統(tǒng)級(jí)，通信距離可達(dá)1.2KM。
【IPC分類】G06F13/42
【公開(kāi)號(hào)】CN105243045
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510712605
【發(fā)明人】湯云峰, 王懷華, 何敏強(qiáng)
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州峰威新能源科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日