【经验】RL78/G10关于I2C接口电路设计的使用技巧

时间： 2019-11-20 来源：世强

笔者曾经设计过一款测距产品，该产品功能并不复杂，通过I²C读取出距离的远近，再控制蜂鸣器发出不同频率的声音即可，唯一的要求就是尽可能的低成本。这就对微控制器提出了如下几点要求：封装小，管脚少；至少有一组I²C接口；主频不能太低。RENESAS（瑞萨）RL78/G10系列MCU性能上满足设计要求。SSOP封装，有10Pin和16Pin可选；I2C、UART、ADC等常用外设一应俱全；高达20MHz主频，内部还自带晶振（节省设计成本）；GPIO口高达20mA的驱动能力，点亮LED不在话下；支持2.0V~5.5V宽电压输入，也省下了3.3V与5V的相互转换的成本。

第一版调试完成，试产了一小批，市场反应不错。研发准备增加读取一路距离数据，升级到2.0版。笔者没想太多，硬件上直接外挂了一个同样的设备，示意电路图如下所示，出现了意料之外的问题。

图一：I²C总线示意图

I²C总线作为一种重要的器件与器件之间通讯的方式，理论上，这条总线上可以连接的从机数量多达127个，每个从机都有唯一的地址，以确保同一时间内，只有一个从机与主机进行通讯。但笔者调试软件的时候才发现，这两个设备的地址是一样的。通常的处理方法是，要么重新找一组I2C接口连接这个设备，要么找到两个IO口，软件模拟I2C通讯的过程，也能正常连接设备。RL78/G10 10-pin封装LSSOP只有一组I2C，可以更换为有两组I2C的16-pin SSOP封装，但这样做的话，不仅增加成本，也让之前备的货无法使用；另外，没有多余的IO引脚来连接新的I2C从机。只能另辟蹊径，使用其它方法。电路连接框图详见图二。

图二：硬件电路修改示意图

硬件上的改动，仅仅只是将从机B的SDA引脚接到了从机A的SCL总线上，从机B的SCL引脚接到了从机A的SDA总线上，即从机B的数据和时钟引脚故意与I²C总线接反。

软件上，抛弃了之前的硬件I2C外设，由于RL78/G10系列的IO引脚是有Open-drain（开漏输出）功能，因此可以改用IO模拟I2C通讯的过程。当与从机A通讯时，将IO_A模拟为SDA，IO_B模拟为SCL，此时，由于从机B的引脚是接错的，故从机B不会有任何响应；当与从机B通讯时，将IO_A模拟为SCL，IO_B模拟为SDA，此时，由于从机A的引脚是接错的，故从机A不会有任何响应。为防止I2C通讯时，可能会产生的单片机“假死”状态，可以启用RL78/G10系列提供的15KHz 看门狗定时器功能，保证程序的稳定性。

经过实际验证，上述方法完美解决了一条I2C总线上，两个相同地址从机设备的通讯问题。

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