如果我省略I2C线路上的上拉电阻会怎样？

刚才我意识到I ² C数据和时钟线（SDA和SCL）必须具有上拉电阻。

好了，根据下面的示意图，我已经使用DS1307 RTC构建了几个时钟（请参见数据表）。注意，我省略了两个上拉电阻。

两个时钟都可以正常工作，其中一个时钟已经工作了3个月以上。那怎么可能？无论如何，我想知道：

1. 省略I ² C上拉时会发生什么？

2. 缺少上拉电阻是否可能损坏板上的这两个IC中的任何一个？

我得到的答案可以解决我将ATmega328P连接到DS1307 RTC的特定情况，就像我提供的原理图一样，但是如果问题不是太广泛，那么了解通常省略上拉电阻会发生什么会有所帮助。 ，即在I ² C操作的其他情况下。

PS。我确实在网上搜索以找到答案，但是可以找到有关确定引体向上尺寸的文章。

更新：我使用的是Arduino IDE 1.03，并且我的固件使用DS1307RTC Arduino库（通过其功能RTC.read()和RTC.write()）处理RTC 。该库反过来又Wire.h用来与RTC对话。

更新2：下面是一系列示波器镜头，它们帮助我解释了I ² C 如何在没有外部上拉电阻的情况下工作。

更新3（在添加I ² C上拉之后）：以下是在I ² C线（在同一板上）上添加适当的（4K7）上拉电阻后拍摄的另一系列示波器。上升时间从大约5 µs降至290 ns。I ² C现在更加快乐。

1）省略I2C上拉时会发生什么？

I ² C总线上将没有通信。完全没有 MCU将无法生成I ² C启动条件。MCU将无法发送I ² C地址。

想知道为什么它能工作3个月？继续阅读。

2）缺少上拉电路可能会损坏板上的这两个IC中的任何一个吗？

可能不会。在这种特殊情况下（MCU，RTC，别无其他），绝对不是。

3）为什么MCU首先能够与I ² C从设备通信？I ² C需要上拉电阻。但是它们未包含在原理图中。

可能是您在ATmega上启用了内部上拉电路。从我读到的¹来看，ATmega具有20kΩ的内部上拉电阻，可以通过固件启用或禁用它。对于I ² C上拉，20kΩ太弱了。但是，如果总线的电容较低（通常很小）并且通信速度足够慢，则20kΩ仍可以使总线正常工作。但是，与使用分立上拉电阻相比，这不是一个很好的可靠设计。

¹我自己不是一个ATmega家伙。

更新：作为响应I ² C波形，已添加到OP中OP中
的波形具有非常长的上升时间常数。这是I ² C波形通常的样子

PIC18F4550，Vcc = + 5V，2.2kΩ上拉电阻。波形显示SCL。SDA的上升时间大致相同。总线的物理尺寸适中：2个从属设备，PCB长度≈100mm。

您使用的库及其依赖的库（Wire）启用ATMega的内部上拉。这些是弱上拉电路，在正常使用时，应补充所有外部上拉电路（两个并联的电阻）。由于20k至70k的相对较高的电阻，因此它们在使用中不会引起很多外部问题。

省略I2C上拉会怎样？

现在，无需外部电阻，内部弱上拉电路是将线路拉高的唯一方法。根据您的电路板布局，i2c线路的速度，您访问它的频率，外部干扰等，它们可能会起作用，而可能不会起作用。你真幸运 您确实有引体向上，但不是您期望的。

缺少上拉电阻可能会损坏板上的这两个IC中的任何一个？

即使没有内部上拉电阻，缺少任何上拉电阻也不会损坏任何一个IC。i2c器件SCI和SDA线的内部构造类似于NPN晶体管。它们是集电极开路，实质上是电流控制/开关二极管。

最后要注意的是，当ATMega为5v且i2c设备仅为3.3v的设备时，内部上拉电阻会导通，这可能会引起问题。或者，如果您具有内部上拉电阻，并且外部电阻器连接到3.3v或其他电压，也会引起问题。本质上，这是Wire库中有意忽略的错误。

通常，您需要为I ² C接口电路配备上拉电阻。如果该接口在导线两端确实是完整规格I ² C，那么没有电阻的信号线将永远无法进入高电平。它们可能会保持较低或达到某个中间水平，该水平取决于两端各部分的泄漏电流。这样做的原因是因为真正的I ² C是开漏总线。

某些设备实际上可能具有20K到100K欧姆范围内的片上上拉电阻，只是在不使用器件的I ² C接口时将接口引脚保持在高无效电平。对于简单和短接口，这些上拉电阻可能恰好足以在向时钟和/或数据发送信号时提供将线拉高所需的电流。

从原理图上很难看出来，但在某些情况下，I ² C接口是使用通用I / O端口引脚实现的，然后在软件中进行了扩展。有时，实施者可能无法使用开漏方法在此配置中操作I / O引脚，这可能是为什么没有上拉电阻的接口似乎可以工作的一个原因。

一天结束时，您可能要自己使用示波器检查一下您以前的时钟之一上的信号，以查看接口上的1和0是否在规定的电压电平内工作。然后，您将确定您是否对这种实现感到非常幸运，或者我上面提到的因素之一在起作用。

省略I2C上拉时会发生什么？

I2C总线很可能根本无法工作。

缺少上拉电阻可能会损坏板上的这两个IC中的任何一个？

很有可能不会。

您的I2C线路根本无法工作。如果我没记错的话，I2C只会断言低电平信号，而不会使它们回到高电平状态，这就是为什么需要这些电阻器的原因。

缺少上拉电阻不应损坏任何IC。

I2C是TTL逻辑协议；因此您的数据和时钟线是漏极开路的。换句话说，I2C硬件只能将这些线驱动为低电平。当它们不为零时，它们将保持浮动状态。这就是上拉电阻的输入位置。这是简化的示意图，但请与我合作一秒钟。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

如你看到的; 当TTL逻辑不将输出驱动为低电平时，需要上拉电阻以确保在输出端看到逻辑1。正如我已经提到的，TTL逻辑无法将线路驱动得很高。如果不存在，则输出将处于浮动状态，并且您将在输出中看到不可预测的信息（就您所知，您的微波炉或同事的肠道功能障碍是由无糖的小熊软糖引起的）波动的值）。

现在，如果您要使用微控制器在软件中实现I2C，那么这可能不会有太大的问题，因为它很可能会使用CMOS逻辑，该逻辑可以驱动高电平或低电平输出。

当我用一个微型单片机作为时钟源来冲击I2C时，我就能够在不上拉的情况下驱动SCL。

但是，SDA的确需要带上拉的OC，以便从设备可以下拉并正确响应。

问候