溫度傳感器的多點(diǎn)地址分配

傳統(tǒng)上，大多數(shù)采用Philips I2C I/O協(xié)議的IC具有固定(工廠設(shè)置)的從機(jī)地址用于通信。然而，許多溫度應(yīng)用中，可能希望在不同的位置使用多個(gè)溫度傳感器，在系統(tǒng)預(yù)定義的”區(qū)域”內(nèi)監(jiān)視工作溫度。為支持這種應(yīng)用，同時(shí)將用于通信功能的CPU資源降至最低，許多溫度傳感器提供用戶定義從機(jī)地址的靈活性。這種用戶自定義功能使用一個(gè)(或多個(gè))附加引腳，允許將特定傳感器映射為電路定義的從機(jī)地址。

按照溫度傳感器的I/O多點(diǎn)能力，用戶定義的從機(jī)地址可分為三種基本類型：

1) 輸入電平定義。地址輸入引腳的狀態(tài)可由簡(jiǎn)單的硬件(例如安裝電阻)或動(dòng)態(tài)CPU資源控制。可將SCL和SDA上使用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字邏輯輸入電平(VIH/VIL)應(yīng)用至地址輸入引腳。

圖1所示為典型的I2C電阻上拉法，其中I2C主機(jī)的信號(hào)定義為漏極開(kāi)路，ADD引腳的默認(rèn)狀態(tài)為邏輯1。每當(dāng)訪問(wèn)該從機(jī)時(shí)，在相應(yīng)START信號(hào)之前，必須先產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的譯碼(ADD輸入偏壓);譯碼必須在執(zhí)行相應(yīng)STOP之前保持穩(wěn)定。

圖1：輸入電平定義尋址，如DS1621、DS75或MAX6634溫度傳感器。使用該功能時(shí)，多個(gè)溫度器件可擁有自身的從機(jī)地址。

定義的輸入電平對(duì)地址輸入引腳偏壓進(jìn)行解碼，確定當(dāng)前的從機(jī)地址。對(duì)于利用可選ADD引腳解碼SDA或SCL狀態(tài)的器件，建議ADD直接連接至相應(yīng)引腳。通過(guò)使用地址引腳滿幅電壓條件，可實(shí)現(xiàn)最大信號(hào)裕量。當(dāng)用硬件定義地址引腳狀態(tài)時(shí)，使用低阻值上拉/下拉電阻(1kΩ)。

2) 引腳狀態(tài)定義。地址輸入引腳狀態(tài)必須由硬件控制(PCB裝配)。這種方法可定義三種或更多種可能的從機(jī)地址，包括輸入引腳浮空時(shí)的唯一譯碼。

圖2所示為連接至地的典型I2C地址引腳。如果ADD由電源確定，引腳應(yīng)直接連接至相應(yīng)的電源。(通過(guò)0Ω連接至V+或GND)。

圖2：引腳狀態(tài)定義尋址，如MAX6650或MAX6681溫度傳感器，允許利用本地直接連接定義地址引腳。

定義為“浮空”的引腳不要鏈接任何外部元件或引線。圖3所示為不正確的電阻分壓器布局，其中試圖使ADD輸入保持為(V+/2)。如果選擇這種引腳狀態(tài)，下行裝配條件(殘留助焊劑、潮濕、相鄰數(shù)字走線等)會(huì)對(duì)相應(yīng)地址解碼產(chǎn)生不利影響。無(wú)其它選擇可用時(shí)，使用浮空選項(xiàng)。

圖3：在“浮空”引腳配置中不要使用上拉或下拉電阻。

引腳狀態(tài)定義的工作類似于輸入電平定義設(shè)計(jì)，但增加了第三種(有時(shí)提供第四種)輸入狀態(tài)選項(xiàng)(例如浮空、接地電阻)。因此，這種方法對(duì)于潛在的地址選擇錯(cuò)誤、鄰近走線的噪聲耦合、裝配工藝(例如殘余污染物表面泄漏通路)或原始硅工藝變化等非常敏感。

定義為邏輯高電平的引腳應(yīng)直接連接(即0Ω)至器件源;定義為邏輯低電平的引腳應(yīng)直接連接(即0Ω)至電路板地;定義為接地電阻的引腳可能要求5%的外部元件容限。詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。

3) 定購(gòu)時(shí)指定。按照不同的定購(gòu)號(hào)(例如器件材料不同，BOM)，可使用唯一的從地址。這種器件型號(hào)指定法的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用中的抗噪性，缺點(diǎn)是增加了采購(gòu)/裝配復(fù)雜度，因?yàn)橐幚硐嗤酒姆胖迷谔囟ǖ牟煌恢谩?/p>

圖4所示為采用八片定購(gòu)號(hào)不同的DS1775數(shù)字溫度計(jì)型號(hào)的簡(jiǎn)化連接圖。

圖4：DS1775和MAX6697溫度傳感器在定購(gòu)時(shí)指定地址。

定購(gòu)時(shí)指定地址的元件沒(méi)有必須控制的附加引腳或信號(hào)，為多點(diǎn)應(yīng)用提供最可靠的方案。但是如開(kāi)頭所述，該解決方案要求獨(dú)特的BOM和布局要求。

總而言之，多點(diǎn)溫度檢測(cè)是特定系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)要求，通常需要將用于器件間I/O減至最少，以減少CPU資源。我們討論了多種溫度傳感器和數(shù)字溫度計(jì)及溫度監(jiān)控器的三種多點(diǎn)應(yīng)用方案，也介紹了實(shí)現(xiàn)每種方案的注意事項(xiàng)。