原创 【博客大赛】【原创】I2C电平转换电路调试测试记录

I2C电平转换电路调试测试记录

tziang@hotmail.com

 2010-9-21

摘要：硬件电路的设计中，经常会碰到CPU接口电平和外围器件接口电平不匹配的情况，此时就需要用到电平转换电路，本次测试记录为I2C电平转换电路

电路参考来自于飞利浦的一篇设计指导文档，关键图片如下

本次调试测试的硬件系统信息如下：

CPU部分I2C接口1.8V，地磁传感器I2C接口为2.9V

电路中的MOS管使用

ONSEMI的双N-MOS管NTJD4401NT1G和

ROHM 的双N-MOS管UM6K1NTN

同一块电路板测试波形见下图

使用ONSEMI的NTJD4401NT1G，SDA信号波形(地磁侧和CPU侧)

SCK信号(CPU侧和地磁侧)

使用ROHM 的UM6K1NTN，SDA信号(地磁侧和CPU侧)

使用ROHM 的UM6K1NTN，SCK信号(地磁侧和CPU侧)

分析：

两个不同的管子，读器件ID都正常,说明I2C通信已经没有什么问题，但是SDA波形差异较大，ROHM的已经严重变形，存在不确定性，实际测试中也有发现地磁有时工作不正常。

分析第3张波形图，地磁传感器侧的SDA是有接近0V输出的，

根据I2C协议，正常工作的话，SDA的最后一位，也就是第9位的应答信号是有slave设备响应的，就是说slave侧可以把SDA拉低，只是CPU那侧不能将SDA拉低。猜测可能是CPU部分的I2C_SDA脚驱动电流限制，导致CPU侧的电平拉不下来，更改slave侧SDA的上拉电阻，从2.2K改成10k,波形正常(图片省略)；查看CPU规格书，默认I2C驱动能力1mA,至于SCK正常，确认是软件在其它部分有所设置；

而ONSEMI管子正常，应该是Rds(on)比ROHM的小很多导致，这可以从它们的规格书中查到

更改措施：

1. 软件修改CPU I2C驱动电流，从1mA改为4mA;

2. 修改slave侧的上拉电阻，改动比较有限，因为上拉电阻可能会影响正常通信；

采取方案一进行试验

2010-9-25

采取上面提到的方案一，跟踪软件修改驱动电流进行试验

使用默认的1mA，ROHM 的UM6K1NTN，SDA波形如下：

修改驱动电流为4mA后，SDA波形：

到此，可以看出I2C调试时，关于驱动电流，软硬件上面都要仔细确认。

END