一种远距离传输的i2c总线通信接口电路的利记博彩app
【专利摘要】一种远距离传输的I2C总线通信接口电路，包括设备侧1、传输侧1、RS?485和U1，U1是两态门，U1的输入端为0，则输出为0，输入端为1，则输出为高阻态。设备侧1、传输侧1，RS?485处于接收，接收的也为1；设备侧1、传输侧0，RS?485处于接收，接收的为0；设备侧0、传输侧1，RS?485处于发送，发送0，对方接收的为0；设备侧与传输侧同时为0，RS?485处于接收，如果设备侧先撤销策动，由0变1，SDA_RXD还维持在0，SDA由U1输出，还是0；如果传输侧先撤销策动，SDA_RXD由0变1，而SDA还是0。其特征在于：直接将SDA与SCL对接，再接一个上拉电阻。本实用新型将I2C的应用领域从板间级扩展到系统级，通信距离可达1.2KM。
【专利说明】
一种远距离传输的12C总线通信接口电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于电源转换技术领域，具体涉及一种远距离传输的I2C总线通信接 口电路。
【背景技术】
[0002] 12C总线协议是ph i I i P S公司推出的具有多主仲裁机制的、以串行时钟SCL和串行 数据SDA组成的一种串行双向同步通信方式的通信协议。当串行时钟SCL为低电平(逻辑0) 时，为串行数据SDA忽略态，也即让SDA在SCL在0时进行电平切换，当串行时钟SCL为高电平 (逻辑1)时，为串行数据SDA受理态，当SDA从1变到0，则是起始位，当SDA从0变到1，则是停止 位，SDA保持1或0不变，则是传输一位数据，是传入还是传出，则由读写控制位来决定。
[0003] I2C接口是一种TTL电平级的，它通常用在同一电路板范围内的通信、或者是同一 设备范围内板间通?目，只能实现短距尚范围的通?目。再来看看RS-485的接口电路，RS-485是 半双工的、差分信号的，输出以差分驱动，输入以比较A与B信号相互的高低，当输出1时，A拉 高到VCC，B拉低至IjGND，当输出0时，B拉高到VCC，A拉低到GND;当A-B>200mV，则接收为1;当 A-B<-200mV，则接收为0，它有较强的抗干扰能力，比TTL电平方式的在通信距离方面有很 大的提高，可达到1.2KM。能否将RS-485的技术应用到12C接口的SCL、SDA两信号呢？目前还 没有现有技术将RS-485的技术很好的应用到I2C接口的SCUSDA两信号上。
[0004] 在动力电池中，往往需要电池模块串/并联，以便适应其功率需求。现行的带RS-485 通信的 MOS 管保护 的电池模块， 必须每个模块都采用 MOS 管保护 ，而且 ，每个模块是根据 自己的状况进行保护，且不说每个模块都必须要MOS管是一种不经济的做法，单说MOS管自 身消耗的电能，带来发热很厉害。RS-485通信的MOS管保护的电池模块，因为MOS管保护的动 作不一致，尤其在过流保护，特别是短路保护的情况下，动作的不一致性导致不能采用并 联。
[0005] 实际应用中，往往有多主通信的需求，比如要求快速报警的场所，如果不用多主方 式而是要有主机一个一个地查询，那么，必须要求通信的速率非常高，响应非常快，即便如 此，在查询警报式通信中，是占用信道资源的，通信开销大。I2C总线协议，它提供了多主通 信的仲裁机制，为主动上报提供了方便之门。尽管CAN总线也有多主通信的仲裁机制，但是， 目前有很多MCU并不支持CAN接口。 【实用新型内容】
[0006] 针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种远距离传输的I2C总 线通信接口电路，该电路将I2C的应用领域从板间级扩展到系统级，通信距离可达1.2KM。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：
[0008] 一种远距离传输的I2C总线通信接口电路，包括I2C总线、两态门Ul、两态门U5、或 非缓冲器1]2六、1]28、1]2(：、和1]20和1?485通信芯片。
[0009] RS485通信芯片的收发器U3、U4为ISL81487收发器。
[0010] 两态门U1、U5为MC74VHC1G07非反相缓冲器。
[0011] 或非缓冲器U2A、U2B、U2C和U2D均为74ALS28或非缓冲器。
[0012] I2C总线的SDA端接入两态门Ul的第四脚，两态门Ul的第二脚接入RS485通信芯片 收发器U3的第一脚；
[0013]两态门Ul的第二脚与或非缓冲器U2B的第五、第六脚相连;或非缓冲器U2B的第四 脚接入或非缓冲器U2A的第二脚;或非缓冲器U2A的第三脚与两态门Ul的第四脚和RS485通 信芯片收发器U3的第四脚相连；或非缓冲器U2A的第一脚与RS485通信芯片收发器U3的第 二、第三脚相连。
[0014] I2C总线的SDA的线路上设置有上拉电阻Rl，上拉电阻Rl的另一端接到5V电源上。 [0015] I2C总线的SCL端接入两态门U5的第四脚，两态门U5的第二脚接入RS485通信芯片 收发器U4的第一脚；
[0016] 两态门U5的第二脚与或非缓冲器U2C的第八、第九脚相连;或非缓冲器U2C的第十 脚接入或非缓冲器U2D的第十一脚；或非缓冲器U2D的第十二脚与两态门U5的第四脚和 RS485通信芯片收发器U4的第四脚相连;或非缓冲器U2D的第十三脚与RS485通信芯片收发 器U4的第二、第三脚相连。
[0017] 12C总线的SCL的线路上设置有上拉电阻R3，上拉电阻R3的另一端接到5V电源上。 [0018] 设备侧1、传输侧I、RS-485和Ul，Ul是两态门，Ul的输入端为0，则输出为0，输入端 为1，则输出为高阻态，也即SDA_RXD为0时，其输出SDA为0，否则，就为高阻态，由于12C总线 上有上拉电阻，所以，Ul高阻态的逻辑为1。
[0019] 设备侧1、传输侧I，RS-485处于接收，接收的也为1;设备侧1、传输侧0，RS-485处于 接收，接收的为〇;设备侧〇、传输侧I，RS-485处于发送，发送0，对方接收的为0;设备侧与传 输侧同时为〇，RS-485处于接收，如果设备方先撤销策动，由0变I，SDA_RXD还是维持在0，SDA 由Ul输出，还是0;如果传输侧先撤销策动，SDA_RXD由0变1，而SDA还是0，RS-485把0发送出 去，无论哪一方先撤销策动，其结果依然还为线与的0,这实际是交给系统的MCU的I2C仲裁。
[0020] 其特征在于：SDA不与M⑶的SDA对接，SCL也不与M⑶的SCL对接，而是直接将SDA与 SCL对接，再接一个上拉电阻，这样，可以将这个电路用做RS-485的双向同步中继，一则可以 延长RS-485的通信距离，二则可以扩展RS-485的节点数。这个电路不仅仅做RS-485的双向 同步中继，也可以做CAN总线的双向同步中继，也可以做网线的双向同步中继。
[0021] 运用远距离的I2C总线接口芯片技术，采用I2C通信，利用I2C的多主仲裁机制，可 以确保并联的几个模块保护动作完全一致。特别在短路保护中，可以特别快地给予响应，只 要其中一个模块发生短路情况，它主动以广播命令的方式，将信息从I2C口发送出去，收到 命令的模块，就可以在同一时刻关断MOS管。另外，在串联的电池模块中，整个串联回路中， 没有必要每个模块都采用MOS管保护，只要一个电池模块选用MOS管即可；如果是几并多串 的情况下，也只需要在并联的同一组模块选用MOS管，其他组模块，没有必要选用MOS管。 [0022]本实用新型的有益效果为:将I2C的应用领域从板间级扩展到系统级，通信距离可 达1.2KM。
【附图说明】
[0023]图1为只发送0的RS-48 5电路结构示意图；
[0024] 图2为利用RS-485实现的远传输距离范围的I2C通信的控制电路示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案作进一步具体 描述：
[0026] 如图1所示，为RS-485通信中省略收发控制使能的方式:这种方式只发送0,发送1 其实是转为接收，因为在没有发送的时候，对方接收的信号也是1，它跟发送1的效果是一样 的。
[0027]如图2所示，一种远距离传输的I2C总线通信接口电路，包括I2C总线、两态门U1、两 态门U5、或非缓冲器1]2六、1]28、1]2(：、和1]20和1?485通信芯片。
[0028] RS485通信芯片的收发器U3、U4为ISL81487收发器。
[0029] 两态门U1、U5为MC74VHC1G07非反相缓冲器。或非缓冲器U2A、U2B、U2C和U2D均为 74ALS28或非缓冲器·
[0030] I2C总线的SDA端接入两态门Ul的第四脚，两态门Ul的第二脚接入RS485通信芯片 收发器U3的第一脚；
[0031] 两态门Ul的第二脚与或非缓冲器U2B的第五、第六脚相连;或非缓冲器U2B的第四 脚接入或非缓冲器U2A的第二脚;或非缓冲器U2A的第三脚与两态门Ul的第四脚和RS485通 信芯片收发器U3的第四脚相连；或非缓冲器U2A的第一脚与RS485通信芯片收发器U3的第 二、第三脚相连。
[0032] I2C总线的SDA的线路上设置有上拉电阻Rl，上拉电阻Rl的另一端接到5V电源上。 [0033] I2C总线的SCL端接入两态门U5的第四脚，两态门U5的第二脚接入RS485通信芯片 收发器U4的第一脚；
[0034]两态门U5的第二脚与或非缓冲器U2C的第八、第九脚相连;或非缓冲器U2C的第十 脚接入或非缓冲器U2D的第十一脚；或非缓冲器U2D的第十二脚与两态门U5的第四脚和 RS485通信芯片收发器U4的第四脚相连;或非缓冲器U2D的第十三脚与RS485通信芯片收发 器U4的第二、第三脚相连。
[0035] 12C总线的SCL的线路上设置有上拉电阻R3，上拉电阻R3的另一端接到5V电源上。
[0036]图2为利用RS-485实现的远传输距离范围的I2C通信的控制电路的方式：以SDA为 例，设备侧的SDA策动，SDA_RXD是不被改变的，而来自远方的传输侧的策动，SDA和SDA_RXD 同为〇,其状态有所不同。在SDA_DE为1时，485芯片的接收端R为高阻态，上拉电阻Rl确保 SDA_RXD为逻辑1。要把设备侧的0发送出去，而又不因为来自远方的0而改变接收状态，那 么，其逻辑为：
[0037] SDA_DE = SDA* SDA_RXD = SDA+SDA_RXD
[0038] Ul是两态门，Ul的输入端为0,则输出为0,输入端为I，则输出为高阻态，也即SDA_ RXD为0时，其输出SDA为0，否则，就为高阻态，由于I2C总线上有上拉电阻，所以，Ul高阻态的 逻辑为1。
[0039]可以看出，设备侧1、传输侧l，RS-485处于接收，接收的也为1;设备侧1、传输侧0， RS-485处于接收，接收的为0;设备侧0、传输侧I，RS-485处于发送，发送0，对方接收的为0; 设备侧与传输侧同时为〇，RS-485处于接收，如果设备方先撤销策动，由0变I，SDA_RXD还是 维持在O，SDA由Ul输出，还是O ;如果传输侧先撤销策动，SDA_RXD由O变I，而SDA还是O，RS-485把O发送出去，无论哪一方先撤销策动，其结果依然还为线与的0,这实际是交给系统的 MCU的12C仲裁。
[0040] 将图2电路变换一下，SDA不与M⑶的SDA对接，SCL也不与M⑶的SCL对接，而是直接 将SDA与SCL对接，再接一个上拉电阻，这样，可以将这个电路用做RS-485的双向同步中继， 一则可以延长RS-485的通信距离，二则可以扩展RS-485的节点数。这个电路不仅仅做RS-485的双向同步中继，也可以做CAN总线的双向同步中继，也可以做网线的双向同步中继。
[0041] 运用远距离的I2C总线接口芯片技术，采用I2C通信，利用I2C的多主仲裁机制，可 以确保并联的几个模块保护动作完全一致。特别在短路保护中，可以特别快地给予响应，只 要其中一个模块发生短路情况，它主动以广播命令的方式，将信息从I2C 口发送出去，收到 命令的模块，就可以在同一时刻关断MOS管。另外，在串联的电池模块中，整个串联回路中， 没有必要每个模块都采用MOS管保护，只要一个电池模块选用MOS管即可；如果是几并多串 的情况下，也只需要在并联的同一组模块选用MOS管，其他组模块，没有必要选用MOS管。 [0042]上述实施例只是实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新 型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型而不脱 离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术 的范围之内，则本实用新型也包含在本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1. 一种远距离传输的I2C总线通信接口电路，包括I2C总线、两态门U1、两态门U5、或非 缓冲器1]2六、1]28、1]2(：、和1]20和1?485通信芯片，12(：总线的304端接入两态门1]1的第四脚，两 态门U1的第二脚接入RS485通信芯片收发器U3的第一脚； 两态门U1的第二脚与或非缓冲器U2B的第五、第六脚相连；或非缓冲器U2B的第四脚接 入或非缓冲器U2A的第二脚;或非缓冲器U2A的第三脚与两态门U1的第四脚和RS485通信芯 片收发器U3的第四脚相连;或非缓冲器U2A的第一脚与RS485通信芯片收发器U3的第二、第 三脚相连； 12C总线的SDA的线路上设置有上拉电阻R1，上拉电阻R1的另一端接到5V电源上； I2C总线的SCL端接入两态门U5的第四脚，两态门U5的第二脚接入RS485通信芯片收发 器U4的第一脚； 两态门U5的第二脚与或非缓冲器U2C的第八、第九脚相连；或非缓冲器U2C的第十脚接 入或非缓冲器U2D的第^^一脚;或非缓冲器U2D的第十二脚与两态门U5的第四脚和RS485通 信芯片收发器U4的第四脚相连;或非缓冲器U2D的第十三脚与RS485通信芯片收发器U4的第 二、第三脚相连； 12C总线的SCL的线路上设置有上拉电阻R3，上拉电阻R3的另一端接到5V电源上。2. 如权利要求1所述的远距离传输的I2C总线通信接口电路，其特征在于:或非缓冲器 U2A、U2B、U2C和U2D均为74ALS28或非缓冲器。3. 如权利要求1所述的远距离传输的I2C总线通信接口电路，其特征在于:两态门U1、U5 为MC74VHC1G07非反相缓冲器。4. 如权利要求1所述的远距离传输的I2C总线通信接口电路，其特征在于:RS485通信芯 片的收发器U3、U4为ISL81487收发器。
【文档编号】G06F13/42GK205427840SQ201520834947
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年10月19日
【发明人】汤云峰, 王怀华, 何敏强
【申请人】扬州峰威新能源科技有限公司