I2C 라인에서 풀업 저항을 생략하면 어떻게됩니까?

지금은 I ² C 데이터 및 클럭 라인 (SDA 및 SCL)에 풀업 저항이 있어야 한다는 것을 깨달았습니다 .

글쎄, 아래 회로도에 따라 DS1307 RTC ( 데이터 시트 참조 )를 사용하여 몇 개의 시계를 만들었습니다 . 풀업 저항을 모두 생략했습니다.

두 시계 모두 제대로 작동하며 그 중 하나가 현재 3 개월 이상 작동하고 있습니다. 어떻게 가능합니까? 어쨌든 나는 알고 싶었다.

1. I ² C 풀업이 생략 되면 어떻게됩니까 ?

2. 풀업이 없으면 보드에있는 두 IC 중 하나를 손상시킬 수 있습니까?

내가 제공 한 회로도와 같이 ATmega328P를 DS1307 RTC에 연결하는 특정 사례를 다루는 답변을 받았고 질문이 너무 광범위하지 않으면 풀업이 일반적으로 생략 될 때 어떤 일이 발생하는지 아는 것이 도움이 될 것입니다 즉, 다른 시나리오의 I ² C 작동에서.

추신. 나는 그물을 검색하여 답을 찾았지만 풀업 치수 측정에 대한 기사를 찾을 수있었습니다.

업데이트 : Arduino IDE 1.03을 사용하고 있으며 펌웨어는 DS1307RTC Arduino lib를 사용하여 RTC를 처리합니다 ( RTC.read()및 기능을 통해 RTC.write()). 그 lib는 차례로 Wire.hRTC와 대화하는 데 사용 됩니다.

업데이트 2 : 아래는 외부 풀업없이 I ² C가 어떻게 작동 하는지 설명하는 데 도움이되는 일련의 스코프 샷 입니다.

업데이트 3 (I ² C 풀업 추가 후 ) : 아래는 I ² C 라인 (같은 보드의)에 적절한 (4K7) 풀업 저항 을 추가 한 후 촬영 한 또 다른 스코프 샷 입니다. 상승 시간은 약 5µs에서 290ns로 떨어졌습니다. I ² C는 지금 훨씬 행복합니다.

1) I2C 풀업이 생략되면 어떻게됩니까?

I ² C 버스 에는 통신이 없습니다 . 조금도. MCU가 I ² C 시작 조건 을 생성 할 수 없습니다 . MCU가 I ² C 주소 를 전송할 수 없습니다 .

왜 3 개월 동안 작동했는지 궁금하십니까? 읽어.

2) 풀업이 없으면 보드에있는 두 개의 IC 중 하나가 손상 될 수 있습니까?

아마 아닙니다. 이 특별한 경우 (MCU, RTC, 그 밖의 다른 것)는 확실히 아닙니다.

3) 왜 MCU가 I ² C 슬레이브 장치 와 통신 할 수 있었습니까? I ² C에는 풀업 저항이 필요합니다. 그러나 그들은 회로도에 포함되지 않았습니다.

아마도 ATmega에서 내부 풀업을 활성화했을 것입니다. 내가 읽은 ¹ 에서 ATmega는 20kΩ 내부 풀업을 가지고 있으며 펌웨어에서 활성화 또는 비활성화 할 수 있습니다. 20kΩ은 I ² C 풀업에 비해 너무 약 합니다. 그러나 버스의 커패시턴스가 낮고 (물리적으로 작음) 통신 속도가 느리면 20kΩ이 여전히 버스를 작동시킬 수 있습니다. 그러나 이산 풀업 저항을 사용하는 것과 비교할 때 이것은 신뢰할 수있는 디자인이 아닙니다.

¹ ATmega 사람은 아닙니다.

업데이트 : 이에 응답 하여 OP에 추가 된 I ² C 파형 OP
의 파형은 상승 시간 상수가 매우 깁니다. 일반적으로 I ² C 파형은 다음과 같습니다.

PIC18F4550, Vcc = + 5V, 2.2kΩ 풀업. 파형은 SCL을 보여줍니다. SDA의 상승 시간은 거의 같습니다. 버스의 물리적 크기는 적당합니다 : 2 개의 슬레이브 장치, PCB 길이 ≈100mm.

사용하는 라이브러리 및이 라이브러리가 의존하는 라이브러리 (Wire)는 ATMega의 내부 풀업을 활성화합니다. 이들은 약한 풀업이며 일반적으로 외부 풀업 (병렬로 두 개의 저항)을 보완합니다. 20k ~ 70k의 상대적으로 높은 저항으로 인해 외부 사용에 문제가 발생하더라도 크게 발생하지 않습니다.

I2C 풀업이 생략되면 어떻게됩니까?

이제 외부 저항이 없으면 약한 내부 풀업이 라인을 높이는 유일한 요소입니다. 보드 레이아웃, i2c 회선 속도, 액세스 빈도, 외부 간섭 등에 따라 작동하지 않을 수 있습니다. 운이 좋았습니다. 풀업이 있지만 예상 한 것은 아닙니다.

풀업이 없으면 보드의 두 IC 중 하나가 손상 될 수 있습니까?

내부 풀업이 없어도 풀업이 없어도 IC가 손상되지 않습니다. i2c 디바이스 SCl 및 SDA 라인의 내부 빌드는 NPN 트랜지스터와 같습니다. 그것들은 본질적으로 전류 제어 / 스위칭 다이오드 인 Open Collectors 입니다.

ATMega가 5v에 있고 i2c 장치가 3.3v 전용 장치 인 경우 내부 풀업을 켜면 마지막으로주의 할 사항이 있습니다. 또는 내부 풀업이 켜져 있고 외부 저항이 3.3V 또는 기타 전압에 연결된 경우 문제가 발생할 수 있습니다. 본질적으로, 이것은 Wire 라이브러리에서 의도적으로 무시 된 버그입니다.

일반적으로 I ² C 인터페이스 회로를 위한 풀업 저항이 필요합니다 . 인터페이스가 전선의 양쪽 끝에서 완전한 스펙 I ² C 인 경우 저항이없는 신호선은 절대 하이 레벨로 갈 수 없습니다. 그것들은 낮게 유지되거나 각 끝 부분의 누설 전류에 의해 결정된 중간 레벨로 갈 수 있습니다. 그 이유는 사실 I ² C가 개방 드레인 버스 이기 때문입니다 .

일부 장치는 실제로 부품 의 I ² C 인터페이스를 사용하지 않을 때 인터페이스 핀을 높은 비활성 레벨로 유지하기 위해 20K ~ 100K 옴 범위의 온칩 풀업 저항을 가질 수 있습니다. 간단하고 짧은 인터페이스의 경우이 풀업 저항은 클럭 및 / 또는 데이터 신호가 전송되는 동안 라인을 높이 끌어 오는 데 필요한 전류를 제공하기에 충분할 수 있습니다.

회로도에서 말하기는 어렵지만 경우에 따라 범용 I / O 포트 핀을 사용하여 I ² C 인터페이스를 구현 한 다음 소프트웨어에서 비트를 사용합니다. 때때로 구현자가 개방 드레인 방법을 사용하여이 구성에서 I / O 핀을 작동하지 않을 수 있으며 풀업 저항이없는 인터페이스가 작동하는 이유에 영향을 줄 수 있습니다.

하루가 끝나면 오실로스코프를 사용하여 이전 시계 중 하나의 신호를 확인하여 인터페이스의 1과 0이 사양 전압 수준 내에서 작동하는지 확인할 수 있습니다. 그런 다음 구현에 매우 운이 좋았는지 또는 위에서 언급 한 요소 중 하나가 작동하는지 확실하게 알 수 있습니다.

I2C 풀업이 생략되면 어떻게됩니까?

대부분의 경우 I2C 버스는 작동하지 않습니다.

풀업이 없으면 보드의 두 IC 중 하나가 손상 될 수 있습니까?

아마 아닐 것입니다.

I2C 라인이 전혀 작동하지 않습니다. 내가 실수하지 않으면 I2C는 낮은 신호를 단언하지만 다시 높은 상태로 되 돌리지 않기 때문에 이러한 저항이 필요합니다.

풀업이 없어도 IC가 손상되지 않아야합니다.

I2C는 TTL 논리 프로토콜입니다. 데이터와 클럭 라인이 오픈 드레인입니다. 다시 말해, I2C 하드웨어는이 라인을 낮게 만 구동 할 수 있습니다. 그들은 0이 아닐 때 떠 다닌다. 이것이 풀업 저항이 들어오는 곳입니다. 이것은 단순화 된 다이어그램이지만 잠시만 나와 함께 작동합니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

보시다시피; 풀업 저항은 TTL 로직이 출력을 낮게 구동하지 않을 때 출력에 로직 1이 표시되도록하는 데 필요합니다. 이미 언급했듯이 TTL 논리는 회선을 높게 만들 수 없습니다. 이것이 존재하지 않으면 출력이 떠 다니고 출력에서 ​​볼 수있는 것을 예측할 수 없습니다 (알다시피, 설탕이없는 구미 곰팡이로 인해 동료의 전자 레인지 또는 장 기능 장애가 발생할 수 있음) 변동 가치).

이제 마이크로 컨트롤러가있는 소프트웨어에서 I2C를 구현하려는 경우, 출력을 높거나 낮출 수있는 CMOS 로직을 사용할 가능성이 높기 때문에 문제가되지 않을 것입니다.

클럭을 공급하는 마스터로 마이크로와 함께 I2C를 비트 뱅킹하면 풀업없이 SCL을 구동 할 수있었습니다.

그러나 SDA는 풀업이있는 OC 여야하므로 슬레이브 장치가 풀다운되고 올바르게 응답 할 수 있습니다.

문안 인사