I2C信号和远程电源（10米电缆）

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经过一番阅读/测试后，我设法使用I2C和FTP CAT5铜双绞线电缆在2个设备之间进行稳定的通信。

绿线-SCL
白/绿线-GND
蓝线-SDA
白/蓝线-GND

GND仅在一根电缆端连接，I2C总线时钟为10Khz，并且我已将10Kom上拉电阻器连接到VCC

它运作良好且稳定。当我决定使用另外两对电缆供电（+ 12V）时，它停止工作。我在另一对上的一对GND上测试了+ 12V，也在同一对上测试了+ 12V / GND：相同的结果，它停止工作。整个I2C总线停止工作，其他设备也停止工作。

不知道我可以使用同一根电缆还是选择最安全的电缆-另一根电缆供电。

power i2c

— 用户名
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您检查接收侧的电源是否足够好？无毛刺，无下垂... CAT5电缆非常细，这就是PoE使用> 40 V供电的原因。

— 弗拉基米尔·克拉韦罗（Fladimir Cravero）

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这是您需要示波器的地方。其他所有内容（受过教育）都是猜测。

— 管

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我不会用SGND扭曲SDA或SCL，因为您不希望它们之间有任何电容。我会在GND上加+ 12V，因为您确实希望它们之间具有电容。+ 12V有什么（返回）电流？（您可能会反弹）

— 豪斯曼

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GND仅连接到一根电缆端？除非我有误会，否则听起来不对。

— mkeith

1

您是指UTP电缆吗？我确信它不仅可以用于FTP，还可以用于更多协议；）

— Andrew Morton

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如果以前使用过的话，也许就算过高了，但是一种选择是使用I2C到差分转换器，例如PCA9615，LTC4331等。如果使电阻变小不起作用，或者需要延长电缆，请考虑不直接使用I2C。

不仅可以扩大范围，而且还具有更好的抗噪能力。

— 李卫斯利
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1

很好的答案，这正是应该做的，但是对于OP来说，这当然是一个根本性的改变。

— Jack Creasey

我的意思是，它们非常容易实现（如果与移动到RS-485，CAN等相比），但是可以，与更换某些电阻器相比，这是一个根本性的改变。

— Wesley Lee，

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@JackCreasey OP的问题不仅在于电缆电容，它们似乎还受到12V线路上噪声的影响。降低上拉电阻可提供一些额外的抗扰性，但它们无法无限期地不断降低该电阻。

— 德米特里·格里戈列耶夫

@DmitryGrigoryev由于OP没有提供任何详细信息，所以我不确定您如何建议正在注入噪声。我同意您不能只继续降低端接/上拉....但是OP太大了10：1。

— Jack Creasey

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正如我在评论中指出的那样，没有示波器走线就很难调试，但是从您的问题中脱颖而出的第一件事是10 kOhm上拉电阻。尽管I2C在许多情况下可以轻松实现，但对I2C而言，这是异常高的。

我会尝试先将它们降低到1 kOhm，看看是否会影响任何东西。如果有帮助，您可以逐步提高它们，尽管这样做会影响您的上升时间。

— 管
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10千

Ω

$\Omega$ 但是，对于10 kHz的I2C总线来说，那不是很大吗？（或者应该是100 kHz OP？）

— 豪斯曼（Huisman

@Huisman两个要点。在普通PCB上以10 kHz的频率运行时，10 kOhm不会让我担心，但在电缆上可能还不够。我想10 kHz是不寻常的，但并非疯狂。

— 管

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对于任何距离的I2C而言，10k欧姆都是巨大的。这是OP的主要问题。

— Jack Creasey

1

我认为最好分流电阻，并在每一端使用一个。2个上拉电阻@4.7kΩ，每端一个，比单个2.2kΩ上拉电阻更好。

— 12431234123412341234123

我将尝试降低电阻器，这是在所有评论之后对我有意义的。

— user3503519 '19

5

您绝对需要远距离放置上拉电阻，10m距离很长，而10k Ohm很高。

上拉电阻的值与三件事有关：

电缆电容
瞄准电压和Rx电平感应。
速度

尝试使用任何可用的计算器，并开始你的阅读在这里与上拉值或TI应用手册这里与NXP I2C标准（7.1）。

就您所遇到的问题而言，很明显，将电缆中的附加线对（12V，Gnd）接地会改变I2C信号线的电容。

— 杰克·克雷西（Jack Creasey）
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2

我同意，可以假定CAT5电缆每米大约50pF，因此10米超出了I2C规范的400pF电容限值。通过使用电阻器指定的3mA上拉电流，使用400pF电容无法达到400kHz I2C时钟。幸运的是，降低速度会有所帮助-除非设备具有最低时钟速度限制。我们不知道这些设备是什么，I2C总线电压是多少，但实际上应该调整上拉电阻以提供至少3mA的电流，如果设备允许并同意总线低电平电压，则更多。

— Justme

是的，我要对此进行测试，但是我的问题是，如果没有电缆供电，为什么它可以工作？

— user3503519 '19

当电缆接地时，浮动电缆对与信号对的电容不相同。对于您的配置，+ 12和Gnd本质上是相同的…。它们在信号电缆上的电容会影响您的上升时间。。

— Jack Creasey

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一些注意事项：

获得正确的上拉值至关重要，特别是对于SDA。不同的设备可以吸收不同量的电流。我已经看到在切换到较小的传感器芯片后，由于上拉电阻太小，这些设置会在数据中产生额外的1。较小的几何形状意味着它无法将总线拉低至零。

速度杀人。长距离电缆实际上是低通LRC滤波器。对于许多I2C应用程序，您可以降低时钟速度，而不会丢失任何内容。较慢的时钟可以补偿弱上拉和大电容（但不能补偿过强的上拉）。

较长的电缆走线是EMI的诱因。我见过一个I2C实现，需要铁氧体钳位来通过抗扰度测试。端接，屏蔽电缆或滤波器可以提供帮助。

当心并联电阻。如果您在主机上有一个1k的上拉电阻，然后在总线上的四个客户端设备中的每一个上都有一个1k的电阻，那么您的净上拉电阻为200 Ohm。不上班

— 杰森·特里恩（Jason Treon）
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该Sparkfun I2C接口板是一个很好的解决方案，它的特点：

PCA9615 buffer
I2C Supply voltage range 2.3-5.5V
Differential Supply voltage range 3-5.5V
draws 16µA of current
Extends I2C bus up to 100 feet
Data rate up to 400kHz
2x Qwiic Connectors

— 鳄鱼背
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第一：我要感谢社区发布答案。
第二：我已经找到了基于这些答案的解决方案，这是我所做的：

经测试将上拉电阻降低至4.7K和2K。在2K上，我开始不时收到响应，因此我降低到1K，然后开始接收响应，但是每个响应中都缺少部分数据。之后，将SDA引脚上的上拉电阻开关为10K，一切开始稳定运行。
因此，在我的情况下，解决方案是SCL上的1K上拉和SDA上的10K。

感谢您的时间。

— 用户名
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不过那太疯狂了。您在这里使用哪种硬件？也许配置错误。

— 管

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一方面是带有micropython的ESP32，另一方面是由arduino IDE编程的atmega8。我最终不认为这是安全的通信，所以我将切换到串行（RS232），因为我测试了它在这些范围内的正常工作

— user3503519

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如果我是您，我还将介绍一下RS-485，它会更强大，更简单。缺点是它需要更多的信号线，但是您的CAT5中已经有很多信号线。

— 管

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好吧，我不知道如何在没有附加转换器和硬件的情况下直接在atmega处理器或ESP 32上直接实现RS-485，因此RS-232是这里的最佳选择。只能使用一个TTL电平转换器。

— user3503519