如果你在板級(jí)設(shè)計(jì)里用過(guò)I2C大概率從來(lái)沒(méi)認(rèn)真想過(guò)它能走多遠(yuǎn)。標(biāo)準(zhǔn)I2C的物理層設(shè)計(jì)壓根就沒(méi)打算讓你走出PCB100kHz標(biāo)準(zhǔn)模式下總線(xiàn)電容上限是400pF400kHz快速模式下還要壓到300ns的上升沿以?xún)?nèi)。換算到普通雙絞線(xiàn)上也就幾米的事情還得算上上拉電阻的余量。最近我在給一條分揀線(xiàn)做改造主控板在控制柜里溫濕度傳感器在十米外的傳送帶上空。線(xiàn)纜是提前布好的四芯屏蔽線(xiàn)接口就是I2C。我的第一反應(yīng)是換協(xié)議——拉一條RS485過(guò)去或者干脆上CAN。但現(xiàn)場(chǎng)傳感器模塊是現(xiàn)成的I2C地址、寄存器、固件全都不能動(dòng)改協(xié)議等于把傳感器重新開(kāi)發(fā)一遍。于是我試了另一條路用NXP的PCA9615做I2C總線(xiàn)中繼器主機(jī)側(cè)用瑞薩RA8T2系列MCU型號(hào)是R7KA8T2LFLCAC。這套方案把I2C在電氣上切成兩段讓十米的線(xiàn)纜不再吃掉主機(jī)側(cè)的全部時(shí)序預(yù)算從機(jī)側(cè)完全感知不到中間多了個(gè)東西——這就是標(biāo)題里無(wú)縫兩個(gè)字的真正含義。這篇文章從原理、接線(xiàn)、軟件配置到實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完整記錄這次改造。適合正在做遠(yuǎn)距離I2C擴(kuò)展、手上有現(xiàn)成I2C傳感器卻受困于線(xiàn)纜長(zhǎng)度的朋友。1. 為什么I2C天生不擅長(zhǎng)傳輸遠(yuǎn)距離1.1 開(kāi)漏結(jié)構(gòu)決定了它的射程I2C和UART、SPI最大的區(qū)別在于物理層所有設(shè)備都是開(kāi)漏輸出引腳只能拉低不能主動(dòng)拉高。高電平是靠上拉電阻把總線(xiàn)電容一點(diǎn)點(diǎn)充上去的。這句話(huà)翻譯成人話(huà)就是總線(xiàn)上每一個(gè)設(shè)備、每一厘米走線(xiàn)、每一個(gè)連接器都在給總線(xiàn)加電容。而高電平的上升沿本質(zhì)是一個(gè)RC充電過(guò)程。上升時(shí)間的估算公式很簡(jiǎn)單t_r ≈ 0.7 × R_p × C_bus其中R_p是上拉電阻C_bus是總線(xiàn)總電容。I2C規(guī)范對(duì)上升時(shí)間有硬性要求400kHz快速模式下最大300ns100kHz標(biāo)準(zhǔn)模式下最大1μs。舉個(gè)例子板內(nèi)I2C總線(xiàn)電容大約50pF上拉電阻用2.2kΩ算下來(lái)t_r約為77ns非常輕松。但你把總線(xiàn)拉出一米雙絞線(xiàn)每米增加80到100pF電容總線(xiàn)電容來(lái)到150pF同樣2.2kΩ上拉上升時(shí)間變成231ns依然還夠。兩米三米問(wèn)題也不大但到了十米——總電容輕輕松松超過(guò)1nF就算狠心把上拉電阻壓到1kΩ上升時(shí)間依然是0.7μs直接超了400kHz的限額。所以遠(yuǎn)距離I2C的根本矛盾不是信號(hào)幅度不夠而是總線(xiàn)電容太大導(dǎo)致上升沿變得極其緩慢主機(jī)在采樣時(shí)讀到的是中間電平邏輯判斷出錯(cuò)。1.2 十米線(xiàn)纜到底帶來(lái)了哪些麻煩我用的是四芯屏蔽雙絞線(xiàn)其中一對(duì)做SDA和GND一對(duì)做SCL和GND。這種線(xiàn)纜每米電容樂(lè)觀(guān)估計(jì)80pF保守估計(jì)100pF往上。十米就是0.8到1nF的電容直接把總線(xiàn)電容預(yù)算打穿——I2C規(guī)范里400kHz允許的整個(gè)總線(xiàn)電容也就400pF你一條線(xiàn)就干掉了兩倍多。但線(xiàn)纜帶來(lái)的不只是電容還有三個(gè)更陰間的副作用第一是地線(xiàn)環(huán)路?？刂乒窭锏牡睾驮O(shè)備側(cè)的地之間通常有電位差哪怕只有幾十毫伏在開(kāi)漏結(jié)構(gòu)里也會(huì)造成電流倒灌讓信號(hào)的過(guò)沖和毛刺加劇。第二是串?dāng)_。SCL和SDA在長(zhǎng)線(xiàn)纜里挨得近SCL上升沿的dv/dt會(huì)通過(guò)線(xiàn)間電容耦合到SDA上嚴(yán)重時(shí)會(huì)在SDA上產(chǎn)生一個(gè)假脈沖直接觸發(fā)一次偽起始條件。第三是信號(hào)完整性。長(zhǎng)線(xiàn)末端如果阻抗不匹配反射會(huì)很?chē)?yán)重上升沿上能看到明顯的過(guò)沖和回鉤。我在測(cè)試剛開(kāi)始的時(shí)候直接把傳感器接在十米線(xiàn)纜末端主機(jī)用100kHz去讀。示波器上看到SCL的上升沿幾乎成了圓弧SDA上的毛刺在SCL低電平期間頻繁出現(xiàn)讀十次數(shù)據(jù)至少有兩次返回NACK。這就是裸奔狀態(tài)下I2C的真實(shí)表現(xiàn)。2. PCA9615給I2C回血的方式2.1 分段隔離與重新驅(qū)動(dòng)PCA9615是一顆I2C總線(xiàn)緩沖/中繼器它做的事情拆開(kāi)講其實(shí)就兩件事把總線(xiàn)切成兩段、然后把信號(hào)滿(mǎn)血重新驅(qū)動(dòng)一遍。接入PCA9615之后原來(lái)的十米線(xiàn)纜被一分為二。主機(jī)側(cè)到PCA9615是一小段板級(jí)走線(xiàn)電容只有幾十pFPCA9615到傳感器仍然是十米長(zhǎng)線(xiàn)但這十米電容造成的糟糕上升沿被PCA9615自己強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力吸收掉了。主機(jī)側(cè)看過(guò)去只看到PCA9615這一個(gè)設(shè)備依然是一個(gè)干凈的板級(jí)I2C波形。這里有個(gè)容易誤解的點(diǎn)PCA9615不是簡(jiǎn)單地把SDA和SCL直通。它內(nèi)部有方向檢測(cè)電路能感知SDA上的數(shù)據(jù)流向然后重新整形、重新定時(shí)、重新放大再驅(qū)動(dòng)到另一側(cè)。這個(gè)過(guò)程對(duì)所有設(shè)備完全透明——從機(jī)側(cè)發(fā)過(guò)來(lái)的ACK能被主機(jī)正常收到主機(jī)寫(xiě)的數(shù)據(jù)也能原封不動(dòng)傳給從機(jī)甚至重復(fù)起始條件restart也能正常穿過(guò)。我在改完接線(xiàn)后用邏輯分析儀同時(shí)抓主機(jī)側(cè)和從機(jī)側(cè)的波形對(duì)比發(fā)現(xiàn)除了在時(shí)序上多了幾百納秒的傳播延遲數(shù)據(jù)幀完全一致。傳感器壓根沒(méi)意識(shí)到自己已經(jīng)從板級(jí)I2C被挪到了十米線(xiàn)纜末端。2.2 和幾種硬湊方案對(duì)比在決定用PCA9615之前我試過(guò)也考慮過(guò)其他幾種方式這里直接說(shuō)結(jié)果第一種是換更小的上拉電阻。把4.7kΩ換成1kΩ板內(nèi)很好使但長(zhǎng)線(xiàn)上信號(hào)反射會(huì)明顯加劇。線(xiàn)上電容1nF、上拉1kΩ雖然上升沿勉強(qiáng)能看但過(guò)沖、振鈴全出來(lái)了而且SCL對(duì)SDA的串?dāng)_也更明顯。治標(biāo)不治本。第二種是加雙向電平轉(zhuǎn)換模塊。很多現(xiàn)成的電平轉(zhuǎn)換模塊只解決電壓域問(wèn)題比如3.3V到5V完全不處理電容隔離。它本質(zhì)上還是把兩邊電容掛在一起十米線(xiàn)該垮還是垮。第三種是直接把I2C轉(zhuǎn)成RS485或者CAN。這個(gè)方案最成熟但必須改從機(jī)側(cè)硬件或固件。如果你的從機(jī)是現(xiàn)貨模塊沒(méi)法動(dòng)它的I2C接口這條路直接堵死。PCA9615的價(jià)值就在于此它是在物理層把總線(xiàn)救活不動(dòng)協(xié)議、不動(dòng)從機(jī)、不動(dòng)地址。這就是無(wú)縫的含義。2.3 放在靠近傳感器一側(cè)還是靠近主機(jī)一側(cè)有一個(gè)工程細(xì)節(jié)我當(dāng)時(shí)糾結(jié)了很久PCA9615應(yīng)該放在主機(jī)側(cè)還是傳感器側(cè)官方推薦的做法是放在線(xiàn)纜的主機(jī)側(cè)讓PCA9615直接驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)線(xiàn)纜。但我實(shí)測(cè)下來(lái)放在傳感器側(cè)效果也很好甚至在某種場(chǎng)景下更好——當(dāng)線(xiàn)纜上同時(shí)掛了多個(gè)從機(jī)的時(shí)候把PCA9615放在主干線(xiàn)的起點(diǎn)后面的所有從機(jī)都受它驅(qū)動(dòng)每一路都能獲得干凈波形。我的最終建議是如果只有單一從機(jī)放在線(xiàn)纜兩端任意一端都行我選擇放在傳感器模塊內(nèi)部因?yàn)樗赃呎糜泄╇娙绻卸鄰臋C(jī)放在主干線(xiàn)的最前端作為總線(xiàn)起點(diǎn)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)。3. R7KA8T2LFLCAC側(cè)的準(zhǔn)備3.1 RA8T2的I2C外設(shè)RIICR7KA8T2LFLCAC是瑞薩RA8系列里的一顆M85內(nèi)核MCU主頻480MHz跑I2C綽綽有余。選它的原因很直接RA8系列的I2C外設(shè)叫RIIC對(duì)時(shí)鐘拉伸的支持比較完整而且配套的FSP軟件包能圖形化生成驅(qū)動(dòng)代碼不用對(duì)著寄存器手冊(cè)擼。對(duì)于這次的場(chǎng)景RIIC有一個(gè)特性很重要它在從機(jī)拉低SCL的時(shí)候硬件會(huì)自動(dòng)保持時(shí)鐘線(xiàn)低電平等從機(jī)釋放之后再繼續(xù)跑不需要主機(jī)軟件去輪詢(xún)。這在板級(jí)I2C上無(wú)關(guān)緊要但在長(zhǎng)距離場(chǎng)景下遠(yuǎn)端從機(jī)的上電啟動(dòng)時(shí)間、flash擦除時(shí)間都可能讓SCL被拉低好幾毫秒如果I2C控制器不支持時(shí)鐘拉伸總線(xiàn)會(huì)直接卡死。我在FSP里配置的是100kHz標(biāo)準(zhǔn)模式后來(lái)也試過(guò)400kHz快速模式。RIIC都是直接支持的只需要在配置里改一下目標(biāo)速率。3.2 FSP生成工程與引腳分配FSP里的配置流程先把RIIC添加到工程中選擇主機(jī)模式master mode7bit從機(jī)地址速率按你的線(xiàn)纜情況設(shè)成100kHz或者400kHz。引腳分配的時(shí)候注意看一下RIIC的SDA和SCL能映射到哪些引腳避免和調(diào)試串口、ADC輸入沖突。我這里把SDA放在P400SCL放在P401。這里有一個(gè)容易忽略的配置項(xiàng)數(shù)字濾波和上拉使能。RA8的引腳內(nèi)部有可選的數(shù)字濾波實(shí)測(cè)在長(zhǎng)距離場(chǎng)景下打開(kāi)可以濾掉一部分線(xiàn)纜串?dāng)_產(chǎn)生的窄毛刺。但如果濾波時(shí)間設(shè)太長(zhǎng)又會(huì)把有效信號(hào)也濾掉這個(gè)參數(shù)建議從最小值開(kāi)始然后根據(jù)波形逐級(jí)加大。還有一個(gè)配置項(xiàng)是超時(shí)時(shí)間。RIIC外設(shè)有總線(xiàn)超時(shí)檢測(cè)如果總線(xiàn)被拉低超過(guò)設(shè)定時(shí)間就報(bào)錯(cuò)。我在默認(rèn)配置下遇到過(guò)一次問(wèn)題傳感器上電初始化時(shí)SCL被拉低了將近3ms而默認(rèn)超時(shí)只有幾百微秒直接觸發(fā)超時(shí)中斷。后來(lái)我把超時(shí)時(shí)間改成5ms這個(gè)問(wèn)題就消失了。3.3 讀寫(xiě)傳感器的一段示意代碼FSP的RIIC驅(qū)動(dòng)API大致是下面這種風(fēng)格。具體函數(shù)名以你用的FSP版本為準(zhǔn)但調(diào)用邏輯基本一致#include fsp_common.h #include r_riic.h extern riic_instance_ctrl_t g_i2c0_ctrl; extern const riic_cfg_t g_i2c0_cfg; #define SLAVE_ADDR 0x77 /* 傳感器7bit地址 */ #define REG_TEMP 0x03 /* 溫度寄存器示例 */ static uint8_t tx_buf[2]; static uint8_t rx_buf[4]; fsp_err_t read_sensor_temp(int16_t *temp_raw) { fsp_err_t err; /* 打開(kāi)I2C外設(shè) */ err R_RIIC_Open(g_i2c0_ctrl, g_i2c0_cfg); if (FSP_SUCCESS ! err) { return err; } /* 寫(xiě)從機(jī)寄存器地址 */ tx_buf[0] REG_TEMP; err R_RIIC_MasterWrite(g_i2c0_ctrl, tx_buf, 1, SLAVE_ADDR); if (FSP_SUCCESS ! err) { R_RIIC_Close(g_i2c0_ctrl); return err; } /* 等待寫(xiě)傳輸完成 */ riic_status_t status; do { err R_RIIC_MasterGetStatus(g_i2c0_ctrl, status); } while ((FSP_SUCCESS err) (status.write_in_progress)); /* 重復(fù)起始條件讀回?cái)?shù)據(jù) */ err R_RIIC_MasterRead(g_i2c0_ctrl, rx_buf, 2, SLAVE_ADDR, true); if (FSP_SUCCESS ! err) { R_RIIC_Close(g_i2c0_ctrl); return err; } do { err R_RIIC_MasterGetStatus(g_i2c0_ctrl, status); } while ((FSP_SUCCESS err) (status.read_in_progress)); R_RIIC_Close(g_i2c0_ctrl); /* 把兩個(gè)字節(jié)拼成16位溫度值 */ *temp_raw (int16_t)((rx_buf[0] 8) | rx_buf[1]); return FSP_SUCCESS; }代碼邏輯很簡(jiǎn)單關(guān)鍵是整個(gè)調(diào)用要在同一個(gè)函數(shù)里串行完成期間不要開(kāi)關(guān)中斷否則可能在半路丟失數(shù)據(jù)。RIIC的寄存器層還支持DMA傳輸?shù)疫@次的數(shù)據(jù)量很小直接在CPU上讀寫(xiě)更省事也方便在出錯(cuò)時(shí)即時(shí)打印狀態(tài)。4. 10米電纜實(shí)測(cè)一組能看的數(shù)據(jù)4.1 接線(xiàn)實(shí)體與電平配置整個(gè)鏈路的接線(xiàn)關(guān)系如下位置信號(hào)連接R7KA8T2LFLCAC主機(jī)SDA(P400)接PCA9615側(cè)A的SDAR7KA8T2LFLCAC主機(jī)SCL(P401)接PCA9615側(cè)A的SCLPCA9615側(cè)AVCC3.3V與MCU同一路PCA9615側(cè)ASDA/SCL各接一個(gè)2.2kΩ上拉到3.3VPCA9615側(cè)BSDA/SCL接雙絞線(xiàn)遠(yuǎn)端傳感器PCA9615側(cè)BVCC3.3V如果用5V傳感器則接5V遠(yuǎn)端傳感器側(cè)SDA/SCL各接一個(gè)2.2kΩ上拉到3.3V關(guān)于上拉電阻取值多說(shuō)一句遠(yuǎn)端傳感器側(cè)的2.2kΩ是根據(jù)PCA9615側(cè)B的驅(qū)動(dòng)能力選的。如果傳感器本身有內(nèi)拉電阻先看數(shù)據(jù)手冊(cè)別盲目并接。有些模塊板上已經(jīng)有10kΩ上拉你再加2.2kΩ并聯(lián)效果也等價(jià)于1.8kΩ問(wèn)題不大但要知道自己在干什么。4.2 示波器上的變化對(duì)比最有說(shuō)服力的還是波形。不加PCA9615直接把十米線(xiàn)接到主機(jī)I2C引腳上示波器探頭點(diǎn)在傳感器端的SDA上上升沿用時(shí)接近1μs波形頂部有明顯的圓弧SCL的上升沿還會(huì)在SDA上耦合出小毛刺。這種波形下I2C控制器還能判斷出高低電平已經(jīng)是萬(wàn)幸。加入PCA9615之后同一顆示波器探頭再點(diǎn)遠(yuǎn)端傳感器側(cè)的SDA上升沿干凈得多過(guò)沖也小了。更關(guān)鍵的是主機(jī)側(cè)的波形——幾乎完全恢復(fù)了板級(jí)狀態(tài)SCL和SDA的上升沿都在200ns上下。4.3 連續(xù)讀寫(xiě)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)我以10Hz頻率連續(xù)讀取傳感器數(shù)據(jù)每次讀4個(gè)字節(jié)對(duì)比不同配置下的表現(xiàn)場(chǎng)景速率上拉遠(yuǎn)端上升沿連續(xù)讀取結(jié)果板內(nèi)直連400kHz4.7kΩ約250ns24小時(shí)無(wú)錯(cuò)誤十米線(xiàn)直連100kHz4.7kΩ約2μs偶發(fā)NACK約80次錯(cuò)1次十米線(xiàn)直連400kHz4.7kΩ約1.1μs基本不可用十米線(xiàn)PCA9615400kHz2.2kΩ約320ns24小時(shí)0錯(cuò)誤十米線(xiàn)PCA9615400kHz4.7kΩ約520ns偶發(fā)錯(cuò)誤但可忍受這個(gè)結(jié)果也說(shuō)明了為什么加到PCA9615之后上拉電阻依然要盡量小。中繼器只是把電容隔離了遠(yuǎn)端那一側(cè)的波形質(zhì)量仍然取決于你自己選的上拉電阻。我在測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律400kHz加上PCA9615后的整體延遲比100kHz裸奔還小。因?yàn)?00kHz裸奔時(shí)上升沿2μs已經(jīng)嚴(yán)重?cái)D壓有效采樣窗口主機(jī)往往在信號(hào)還沒(méi)穩(wěn)定時(shí)就采到了噪音。所以如果你的從機(jī)支持400kHz在長(zhǎng)線(xiàn)場(chǎng)景下加中繼器之后直接跑400kHz反而是更穩(wěn)的選擇。5. 長(zhǎng)距離I2C最容易踩的五個(gè)坑5.1 上拉電阻不是照搬板級(jí)設(shè)計(jì)就行這是最容易翻車(chē)的地方。板級(jí)I2C大家都習(xí)慣用4.7kΩ甚至10kΩ但放到長(zhǎng)距離場(chǎng)景里4.7kΩ在400kHz下就是不合格的。你要根據(jù)實(shí)際總線(xiàn)電容和PCA9615的驅(qū)動(dòng)能力重新計(jì)算上拉電阻必要時(shí)直接上2.2kΩ甚至1kΩ。不過(guò)也別無(wú)限縮小。上拉電阻越小低電平時(shí)的灌電流越大超過(guò)器件手冊(cè)里的IOL最大值通常3mA到20mA就會(huì)損壞引腳。我用2.2kΩ在3.3V下對(duì)應(yīng)灌電流約1.5mA安全余量很足。5.2 地線(xiàn)麻煩比信號(hào)線(xiàn)更大我在改造初期犯過(guò)一個(gè)錯(cuò)屏蔽層兩端都接地。結(jié)果控制柜地和傳感器外殼地之間存在電位差屏蔽層里出現(xiàn)了低頻共模電流反而把干擾灌進(jìn)了總線(xiàn)。正確做法是屏蔽層單端接地我在控制柜那一端接機(jī)殼地傳感器那端懸空。如果實(shí)在擔(dān)心另一端的安全可以用一個(gè)高壓電容并聯(lián)。另外SDA和GND配對(duì)、SCL和GND配對(duì)走雙絞能顯著降低線(xiàn)間串?dāng)_。如果你的線(xiàn)纜不是雙絞結(jié)構(gòu)至少要保證SDA和SCL不平行走得太長(zhǎng)。5.3 時(shí)鐘拉伸會(huì)讓主控死等很多從機(jī)在上電、寫(xiě)EEPROM、做自校準(zhǔn)的時(shí)候會(huì)把SCL拉低幾百微秒甚至幾毫秒。在板級(jí)I2C里主機(jī)控制器通常會(huì)自動(dòng)等待問(wèn)題不大。但長(zhǎng)距離場(chǎng)景下時(shí)鐘拉伸的持續(xù)時(shí)間會(huì)被線(xiàn)纜反射和電容拖長(zhǎng)主機(jī)的超時(shí)判決邏輯更容易誤報(bào)。避坑思路在配置I2C外設(shè)時(shí)把超時(shí)時(shí)間設(shè)成比從機(jī)最壞情況下的時(shí)鐘拉伸時(shí)間還要長(zhǎng)。RA8的RIIC里這個(gè)參數(shù)有專(zhuān)門(mén)的寄存器位FSP也能直接配。我最后設(shè)到5ms保證所有從機(jī)初始化階段都能挺過(guò)去。5.4 總線(xiàn)懸空和半連接狀態(tài)的誤判這是排查時(shí)最坑的一類(lèi)問(wèn)題。線(xiàn)纜端子沒(méi)插緊、PCA9615供電沒(méi)到位從機(jī)實(shí)際不工作但主機(jī)側(cè)可能看到SCL上有一個(gè)緩慢的上升沿SDA被內(nèi)部上拉穩(wěn)定在高電平于是I2C掃描腳本會(huì)判斷總線(xiàn)上有一個(gè)設(shè)備響應(yīng)了0xFF。我遇到過(guò)一回線(xiàn)纜中間有個(gè)接頭老化接觸電阻非常大遠(yuǎn)端傳感器偶爾掉線(xiàn)。邏輯分析儀上看起來(lái)總線(xiàn)是通的但讀出來(lái)的數(shù)據(jù)全部是垃圾字節(jié)排查了兩天才發(fā)現(xiàn)是接頭氧化。解決辦法是在產(chǎn)品里做握手校驗(yàn)除了目標(biāo)寄存器再?gòu)臋C(jī)回讀一個(gè)固定ID寄存器不相符就報(bào)鏈路異常。純靠I2C ACK來(lái)判斷鏈路是否正常在長(zhǎng)距離場(chǎng)景下是不夠的。5.5 級(jí)聯(lián)多個(gè)PCA9615時(shí)別突破時(shí)序預(yù)算PCA9615支持級(jí)聯(lián)一級(jí)不夠拉兩級(jí)、三級(jí)理論上可以把線(xiàn)纜延伸到幾十米甚至上百米。但每一級(jí)都會(huì)引入幾百納秒的傳播延遲級(jí)聯(lián)多了以后總線(xiàn)上所有信號(hào)的建立保持時(shí)間都會(huì)逐漸逼近I2C規(guī)范的下限。如果必須級(jí)聯(lián)我的建議是每增加一級(jí)中繼就把速率降一檔。二級(jí)中繼可以跑100kHz三級(jí)以上建議直接回到10kHz標(biāo)準(zhǔn)模式的低速檔。別為了那點(diǎn)數(shù)據(jù)吞吐去挑戰(zhàn)極限長(zhǎng)距離工程里穩(wěn)定壓倒一切。寫(xiě)在最后這次改造做完之后我最大的感受是I2C不是不能用而是要在物理層用對(duì)方式。PCA9615這類(lèi)中繼器給現(xiàn)場(chǎng)拋出了一個(gè)新的可能性——明明是一堆現(xiàn)成的板級(jí)傳感器通過(guò)一根線(xiàn)纜就能拉到十米甚至幾十米外正常工作不需要重新寫(xiě)協(xié)議不需要換傳感器固件一行不用動(dòng)。當(dāng)然也不是說(shuō)它能替代RS485和CAN。如果你的項(xiàng)目一開(kāi)始就有遠(yuǎn)距離通信需求直接上差分總線(xiàn)會(huì)更省心。但如果你和我一樣手里的設(shè)備是現(xiàn)成的I2C模塊、線(xiàn)纜已經(jīng)布好、協(xié)議無(wú)法更改那PCA9615加一顆支持時(shí)鐘拉伸的MCU是最快、最沒(méi)有侵入性的解法。最后分享一個(gè)自己習(xí)慣的做法改造完成后別急著收工。連續(xù)跑48小時(shí)記錄每一筆讀數(shù)的響應(yīng)時(shí)間如果出現(xiàn)超過(guò)平均響應(yīng)兩倍以上的毛刺大概率是鏈路里某個(gè)接點(diǎn)開(kāi)始劣化了。趁早定位總比數(shù)據(jù)出錯(cuò)后回過(guò)頭來(lái)翻線(xiàn)纜舒服。