CN216697256U - 适于远距离传输的iic总线通信接口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适于远距离传输的IIC总线通信接口，包括IIC缓冲器U2和双绞线连接器；IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别通过上拉电阻R1、R2与电源VCC1连接；IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别用于连接具有IIC总线通信的设备U1；IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过上拉电阻R3、R4与电源VCC2连接；IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过双绞线连接器与具有IIC总线通信的设备U3通信连接；双绞线连接器用于消除数据信号和时钟信号的波形畸变。本实用新型减少了IIC总线通信在远距离传输时数据出错风险，且成本更低。
Description
技术领域
本实用新型涉及IIC总线通信，尤其是涉及适于远距离传输的IIC总线通信接口。
背景技术
IIC总线是一种串行通信总线，用于连接微控制器及其外围集成电路，由数据线SDA 和时钟线 SCL 构成，可以同步发送和接收数据。此通信方式往往应用在同一个电路板板内的元器件之间，实现近距离的集成电路之间的通信。但是，其存在的不足是，集成IIC总线通信功能的元器件，在远距离信号传输方面难实现可靠通信。
在实际应用过程中，为了实现两个电路板在远距离通信传输数据的功能，集成485通信或者CAN通信的元器件虽然能满足远距离通信的需求，但是成本相对较高。
中国专利公告号CN 105243045 A，公开了一种“一种远距离传输的I2C总线通信接口电路”，其存在的不足是：1、电路元件较多，电路逻辑较为复杂，增加数据传输失败的风险；2、使用两个485芯片，增加成本。
中国专利公开号CN 203800921 U，公开了一种“光电复合缆用I2C信号加强装置”。其存在的不足是：1、远距离通信的两个电路板或设备，单纯的将时钟线SCL和数据线SDA使用同一束线一起传输，时钟线SCL会对数据线SDA造成干扰，导致数据线SDA的波形边沿畸形或导致保持电平出现大的毛刺；2、远距离传输时，当时钟线SCL和数据线SDA的上拉电阻选取不合适（往往过大）或者上拉电阻的电源（如选择3.3V）选择不合适时，极易造成时钟线SCL和数据线SDA波形畸变，使得IIC总线通信的主器件和从器件之间无法识别电平信号，进而导致通信失败。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种适于远距离传输的IIC总线通信接口，实现IIC总线通信传输的可靠性。
为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
本实用新型所述适于远距离传输的IIC总线通信接口，包括IIC缓冲器U2和双绞线连接器；
所述IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别通过上拉电阻R1、R2与电源VCC1连接；IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别用于连接具有IIC总线通信的设备U1；
IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过上拉电阻R3、R4与电源VCC2连接；IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过所述双绞线连接器与具有IIC总线通信的设备U3通信连接；所述双绞线连接器，用于消除数据信号和时钟信号的波形畸变。
所述双绞线连接器，包括数据线、时钟线、第一接地线和第二接地线；
所述数据线与所述第一接地线双绞；数据线一端与所述IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2连接，另一端与所述设备U3的数据线接口连接，第一接地线的两端接地；
所述时钟线与所述第二接地线双绞；时钟线一端与所述IIC缓冲器U2的时钟线输出接口SCL2连接，另一端与所述设备U3的时钟线接口连接，第二接地线的两端接地。
本实用新型优点在于减少了IIC总线通信在远距离传输时数据出错风险，且成本更低。为保证波形不发生畸变，在IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别通过上拉电阻R1、R2与电源VCC1连接，同时采用双绞线连接器与具有IIC总线通信的设备U3通信连接，抗干扰能力更强，通信传输距离达4米以上且保证波形不发生畸变，大大提高了通信信号的传输质量。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理示意图。
图2是图1中所述双绞线连接器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
如图1、2所示，本实用新型所述适于远距离传输的IIC总线通信接口，包括IIC缓冲器U2和双绞线连接器1。
所述IIC缓冲器U2（型号：ISO1541）的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别通过上拉电阻R1（4.7K）、R2（4.7K）与电源VCC1（3.3V）连接；IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别用于连接单片机U1（型号：STM32F103RBT6）。
IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过上拉电阻R3、R4与电源VCC2（5V）连接；IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过所述双绞线连接器1与具有IIC总线通信的设备U3（型号：AD5144ABRUZ10，数字电位计）通信连接；所述双绞线连接器1，用于消除数据信号和时钟信号的波形畸变。
上拉电阻R3、R4选择为1K，该电阻值可以根据实际的IIC传输距离以及IIC缓冲器U2和设备U3引脚允许的灌电流大小来合理选取。
上拉电阻R3、R4选择为1K的原理是：
上拉电阻R3、R4与总线的电容会形成RC效应，在IIC高速通信时，此效应将直接影响通讯可靠性，因为总线拉高时会存在充电时间以及单片机U1和设备U3对高电平的阈值判断问题，即，在RC还没有充电到足以保证设备U3可以识别的高电平阈值时，单片机U1就以为完成了一个总线动作，极易造成通信失败。
如图2所示，所述双绞线连接器1，包括数据线1.1、时钟线1.2、第一接地线1.3（图中虚线）和第二接地线1.4（图中虚线）。
所述数据线1.1与所述第一接地线1.3双绞；数据线1.1一端与所述IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2连接，另一端与所述设备U3的数据线接口连接，第一接地线1.3的两端接地。
所述时钟线1.2与所述第二接地线1.4双绞；时钟线1.2一端与所述IIC缓冲器U2的时钟线输出接口SCL2连接，另一端与所述设备U3的时钟线接口连接，第二接地线1.4的两端接地。
本实用新型利用双绞线中每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根导线上发出的电波抵消的基本原理，有效降低了信号干扰的程度。
Claims (2)
1.一种适于远距离传输的IIC总线通信接口，其特征在于：包括IIC缓冲器U2和双绞线连接器（1）；
所述IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别通过上拉电阻R1、R2与电源VCC1连接；IIC缓冲器U2的数据线输入接口SDA1和时钟线输入接口SCL1，分别用于连接具有IIC总线通信的设备U1；
IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过上拉电阻R3、R4与电源VCC2连接；IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2和时钟线输出接口SCL2，分别通过所述双绞线连接器（1）与具有IIC总线通信的设备U3通信连接；所述双绞线连接器（1），用于消除数据信号和时钟信号的波形畸变。
2.根据权利要求1所述适于远距离传输的IIC总线通信接口，其特征在于：所述双绞线连接器（1），包括数据线（1.1）、时钟线（1.2）、第一接地线（1.3）和第二接地线（1.4）；
所述数据线（1.1）与所述第一接地线（1.3）双绞；数据线（1.1）一端与所述IIC缓冲器U2的数据线输出接口SDA2连接，另一端与所述设备U3的数据线接口连接，第一接地线（1.3）的两端接地；
所述时钟线（1.2）与所述第二接地线（1.4）双绞；时钟线（1.2）一端与所述IIC缓冲器U2的时钟线输出接口SCL2连接，另一端与所述设备U3的时钟线接口连接，第二接地线（1.4）的两端接地。
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2021
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