ZHCT880 November   2024 TMUX1072 , TMUX121 , TMUX154E , TS5A23157-Q1 , TS5A23159

 

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I2C 应用中的多路复用器

在 I2C 应用中，模拟多路复用器可以让两个控制器以不同的速度进行通信，识别故障器件并将其与总线的其余部分隔离开。这些器件具有逻辑控制输入，允许切换信号路径，从而改变通信流程，而无需写入 I2C 命令或通过控制器总线仲裁。这些器件没有内部上拉电阻，在与这些器件进行 I2C 通信时，控制器和目标侧必须有上拉电阻器，以防止切换通道时出现毛刺脉冲。此外，许多 TI 模拟开关和多路复用器提供足够的带宽来支持各种 I2C 速度，包括标准模式 (100kHz)、快速模式 (400kHz)、高速模式 (3.4MHz) 和超快速模式 (5MHz)。

总线争用

在多个控制器以不同通信速度运行的 I2C 通信应用中，可能会出现总线争用现象。例如，在 I2C 应用中，一个控制器可以在标准模式 (100kHz) 下与目标器件通信，而另一个控制器会尝试在快速+ 模式 (1MHz) 下进行通信。如果管理不当，这种情况可能会导致总线争用，即多个控制器尝试同时与目标通信。此争用可能导致向目标器件写入或从目标器件读取不准确的数据。

为了防止出现该问题，我们可以在控制器和目标之间实现一个 2:1 双通道多路复用器。多路复用器在每个控制器之间提供隔离，从而保持在任何给定的时间只允许一个控制器在总线上发送数据。

用于 I2C 通信的 2:1 双通道多路复用器的示例应用图 1 用于 I2C 通信的 2:1 双通道多路复用器的示例应用

控制器器件故障

为了在 I2C 总线上的器件之间保持持续通信，系统设计人员需要一种方法来识别并消除信号线上的故障器件。为了演示多路复用器如何解决此问题，可将用于自动驾驶的视觉传感器视为图 2 中的目标器件。该特定的传感器对于保持可靠的通信至关重要，因为任何故障都会给驾驶员带来重大风险。如果由于任何原因，在通过线路 SDA2 和 SCL2 进行通信时控制器 2 出现故障，MCU 可以轻松调整选择位来停用输入 S2A 和 S2B 并激活 S1A 和 S1B 信号。这会将通信流程切换到仍在积极工作的控制器，以快速修复重要控制系统传感器的通信中断。

使用 2:1 双通道多路复用器进行 I2C 通信，防止控制器发生故障图 2 使用 2:1 双通道多路复用器进行 I2C 通信，防止控制器发生故障

此外，还提供支持 I2C 应用的其他模拟多路复用器，如表 1 中所示。

表 1 推荐器件
I2C 电压电平电源电压电平

器件型号

附加特性

1.2V

1.8V

3.3V

5V

1.8V、3.3V 和 5VTS5A23157-Q1已通过汽车认证
1.8V、3.3V 和 5VTS5A23159断电保护
3.3VTMUX1211.8V 兼容控制输入和断电保护
3.3VTMUX154E

1.8V 兼容控制输入、断电保护且支持超出电源电压的输入电压

3.3V 和 5VTMUX10721.8V 兼容控制输入、过压保护、断电保护且支持超出电源电压的输入电压

参考资料