I2C 應用中的多路復用器

在 I2C 應用中，模擬多路復用器可以讓兩個控制器以不同的速度進行通信，識別故障器件并將其與總線的其余部分隔離開。這些器件具有邏輯控制輸入，允許切換信號路徑，從而改變通信流程，而無需寫入 I2C 命令或通過控制器總線仲裁。這些器件沒有內部上拉電阻，在與這些器件進行 I2C 通信時，控制器和目標側必須有上拉電阻器，以防止切換通道時出現毛刺脈沖。此外，許多 TI 模擬開關和多路復用器提供足夠的帶寬來支持各種 I2C 速度，包括標準模式 (100kHz)、快速模式 (400kHz)、高速模式 (3.4MHz) 和超快速模式 (5MHz)。

總線爭用

在多個控制器以不同通信速度運行的 I2C 通信應用中，可能會出現總線爭用現象。例如，在 I2C 應用中，一個控制器可以在標準模式 (100kHz) 下與目標器件通信，而另一個控制器會嘗試在快速+ 模式 (1MHz) 下進行通信。如果管理不當，這種情況可能會導致總線爭用，即多個控制器嘗試同時與目標通信。此爭用可能導致向目標器件寫入或從目標器件讀取不準確的數據。

為了防止出現該問題，我們可以在控制器和目標之間實現一個 2:1 雙通道多路復用器。多路復用器在每個控制器之間提供隔離，從而保持在任何給定的時間只允許一個控制器在總線上發送數據。

圖 1 用于 I2C 通信的 2:1 雙通道多路復用器的示例應用

控制器器件故障

為了在 I2C 總線上的器件之間保持持續通信，系統設計人員需要一種方法來識別并消除信號線上的故障器件。為了演示多路復用器如何解決此問題，可將用于自動駕駛的視覺傳感器視為圖 2 中的目標器件。該特定的傳感器對于保持可靠的通信至關重要，因為任何故障都會給駕駛員帶來重大風險。如果由于任何原因，在通過線路 SDA2 和 SCL2 進行通信時控制器 2 出現故障，MCU 可以輕松調整選擇位來停用輸入 S2A 和 S2B 并激活 S1A 和 S1B 信號。這會將通信流程切換到仍在積極工作的控制器，以快速修復重要控制系統傳感器的通信中斷。

圖 2 使用 2:1 雙通道多路復用器進行 I2C 通信，防止控制器發生故障

此外，還提供支持 I2C 應用的其他模擬多路復用器，如表 1 中所示。

參考資料

• 德州儀器 (TI)，了解 I2C 總線 應用報告
• 德州儀器 (TI)，I2C 總線上拉電阻器計算 應用報告