Nel mio progetto attuale, devo comunicare tra un microcontrollore e alcuni sensori su I2C. Uno di questi è un sensore di temperatura, deve essere posizionato a circa 2 metri dal microcontrollore. Non riesco a scegliere un altro protocollo (il sensore si trova su un modulo con un determinato connettore / pin / protocollo).

Pensi che sia possibile comunicare in questa configurazione? Quali informazioni devo cercare per assicurarmi che possano o meno essere possibili? Hai qualche consiglio?

È la prima volta che comunico con IC al di fuori del PCB.

I2C non è progettato per essere utilizzato su lunghe distanze ma conosco diverse applicazioni in cui viene effettivamente utilizzato su una distanza di circa 2 metri. Conosco anche un caso in cui avevano problemi con quello ed è stato eventualmente risolto riparando anelli di massa credo.

Per essere sicuro che funzionerà, è necessario utilizzare un extender del bus I2C come il P82B715.

Tuttavia, la scheda tecnica del PB2B715 riporta quanto segue nella sezione 8.2:

Per i tipici cavi a doppino intrecciato o piatti, utilizzati per la telefonia o il cablaggio Ethernet (Cat5e), tale capacità è compresa tra circa 50 pF e 70 pF / metro, quindi il cavo potrebbe, in teoria, essere lungo fino a 50 m . Per esperienza pratica, 30 m hanno dimostrato che una lunghezza del cavo sicura può essere guidata in questo modo semplice, fino a 100 kHz, con i valori indicati. Sono possibili distanze più lunghe e velocità più elevate ma richiedono una progettazione più attenta.

Quindi gli esperti (NXP è l'ex Philips, l'inventore di I2C) affermano che a 30 metri è stata dimostrata una distanza percorribile. La mia esperienza dice che 2 metri sono una distanza percorribile e le esperienze che mi sono state segnalate indicano che sono possibili anche bus I2C più carichi senza estensore.

I punti chiave per lavorare bus I2C su lunghe distanze sono:

• Utilizzando un cavo a bassa capacità (doppino / Ethernet);
• Limitare la velocità del bus;
• Avere pull-up che sono dimensionati correttamente.

Calcolo del pullup

Texas Instruments ha una buona nota applicativa (SLVA689) sul calcolo pull-up .

• $(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$
• $R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$. La nota applicativa di TI ha grafici in modo da poter trovare rapidamente i valori appropriati.
• Naturalmente il valore per il pullup è il valore equivalente di tutti i pullup in parallelo combinati. È possibile che sia presente un pullup sull'estremità master, sull'estremità slave e su qualsiasi altro slave / master sul bus.
• Più sei "al limite", più devi anche tenere conto di "parassiti" come la caduta di tensione nel cavo.

In genere, la capacità del bus massima di 400 pF è limitata.

Dovrebbe funzionare bene se si abbassa la frequenza a qualcosa come 1 kHz e si fornisce il disaccoppiamento dell'alimentazione accanto al sensore.

Se hai bisogno di qualcosa di più robusto, puoi utilizzare i convertitori I2C differenziali su entrambe le estremità come PCA9615 .

Puoi, ma non è raccomandato.

Autobus diversi per scopi diversi

I2C, come SPI, è progettato per la comunicazione all'interno di una scheda o di un gruppo di schede (si pensi a Raspberry Pi e ai suoi cappelli o arduino e ai suoi scudi). Può funzionare su lunghe distanze (vedi altre risposte) ma non dovrebbe essere usato in quei casi, semplicemente perché non è quello per cui è stato progettato, ottimizzato e qualificato.

Il rischio che correte è che potreste non essere in grado di aggiungere altri sensori in futuro, o che il vostro sistema non funzionerà ovunque, o fallirà in determinate circostanze.

Quello che dovresti cercare è un bus di campo, qualcosa come 1 filo, CAN, RS-485, Ethernet, ecc.

Anche i sistemi wireless come il bluetooth o lo zigbee potrebbero essere un'opzione.

Come notato da @filo, I2C è generalmente limitato dalla capacità del bus. Tuttavia, ci sono modi per aggirare questo:

1. Utilizzare un'estensione bus. Il P82B96 o PCA9600 sarebbero entrambi buone opzioni nel tuo caso.
2. Se sono necessarie velocità più elevate o cavi estremamente lunghi, è possibile utilizzare un ricetrasmettitore I2C differenziale come il PCA9600 . Tuttavia, ciò renderà il tuo circuito notevolmente più complicato e avrai bisogno di un circuito integrato ad entrambe le estremità del cavo.

Dai un'occhiata a AN10658 e AN11084 di NXP per ulteriori informazioni.

Mi piacciono le risposte di filo e Caleb.

Un'altra opzione consiste nell'utilizzare uno o più ponti master 1-Wire-to-I2C DS28E17 sui singoli sensori e cablare il bus come Onewire. Questo è utile per bus> 100m e ben si adatta alle applicazioni di array di sensori a basso rendimento come la temperatura distribuita e la gestione della batteria.