一种远距离传输的i2c总线通信接口电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明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] I2C总线协议是philips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 设备范围内板间通信，只能实现短距离范围的通信。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拉低到GND，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I2C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SCL、SDA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M0S管保护的电池模块，必须每个模块都采用M0S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M0S管是一种不经济的做法，单说M0S 管自身消耗的电能，带来发热很厉害。RS-485通信的M0S管保护的电池模块，因为M0S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。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明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，本发明采取如下技术方案：
[0008] -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，也即SDA_RXD为 〇时，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，U1高阻态的逻 辑为1。
[0009] 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，接收的为〇 ;设备侧〇、传输侧1，RS_485处于发送，发送0,对方接收的为0 ;设备 侧与传输侧同时为〇,RS-485处于接收，如果设备方先撤销策动，由0变1，SDA_RXD还是维 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， 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。
[0010] 其特征在于：SDA不与MCU的SDA对接，SCL也不与MCU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。
[0011] 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M0S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M0S管保护，只要一个电池模块选用M0S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M0S管，其他组模块，没有必要选用M0S 管。
[0012] 本发明的有益效果为：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〇
【附图说明】
[0013] 图1为只发送0的RS-485电路结构示意图；
[0014] 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】
[0015] 为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本发明技术方案作进一步具体描 述：
[0016] 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。
[0017] 如图2所示，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0,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R1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：
[0018]
[0019] 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，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，U1 高阻态的逻辑为1。
[0020] 可以看出，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 为〇 ;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1，SDA_ RXD还是维持在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,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。
[0021] 将图2电路变换一下，SDA不与MCU的SDA对接，SCL也不与MCU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。
[0022] 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M0S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M0S管保护，只要一个电池模块选用M0S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M0S管，其他组模块，没有必要选用M0S 管。
[0023] 上述实施例只是发明技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本发明技术方 案的限制，显然，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精 神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明 也包含在本发明保护范围之内。
【主权项】
1. 一种远距离传输的I2C总线通信接口电路，包括设备侧1、传输侧1、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； 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，接收的为〇 ;设备侧〇、传输侧1，RS_485处于发送，发送0,对方接收的为0 ;设备侧与 传输侧同时为〇, RS-485处于接收，如果设备方先撤销策动，由0变1，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，其结果依然为线与的0 ; 其特征在于：SDA不与MCU的SDA对接，SCL也不与MCU的SCL对接，而是直接将SDA与 SCL对接，再接一个上拉电阻。
【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。本发明将I2C的应用领域从板间级扩展到系统级，通信距离可达1.2KM。
【IPC分类】G06F13/42
【公开号】CN105243045
【申请号】CN201510712605
【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
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月19日