Twórca interfejsu I2C – firma NXP (dawniej Philips Semiconductor) – nieustannie rozwija rodziny układów wyposażonych w niego, przy czym szczególny nacisk kładzie na układy wspomagające stosowanie I2C w nowoczesnych systemach cyfrowych. Jednym z takich „użytkowych” układów jest PCA9516 – scalony, 5-portowy hub I2C/SMbus. Jego prostą lecz użyteczną aplikację przedstawiamy w artykule.

Rys. 1. Schemat blokowy

Zrozumienie funkcji spełnianej przez układ PCA9516 ułatwi schemat blokowy pokazany na rys. 1. Układ PCA9516 wyposażono w 5 portów I2C/SMbus, z których cztery (o numerach 1…4) można dołączać i odłączać od kanału 0 (SCL0 i SDA0) zmieniając stany logiczne na wejściach EN1…EN4 (aktywny stan H). Tak więc mikrokontroler dołączony do kanału 0, może decydować o dołączeniu lub odłączeniu wybranego kanału 1…4 magistali I2C/SMbus, jak to pokazano na rys. 2.

Rys. 2. Przykładowa aplikacja układu PCA9516

Funkcja układu PCA9516 polega na:

• wzajemnym separowaniu długich gałęzi magistral I2C/SMbus,
• zwiększeniu zasięgu transmisji,
• selektywnej obsłudze układów wyposażonych w interfejsy I2C/SMbus taktowane przebiegami o częstotliwościach 100 oraz 400 kHz.

Poważną zaletą układu PCA9516 jest możliwość dołączania do poszczególnych kanałów układów zasilanych napięciami 3,3 lub 5 V, dzięki czemu spełnia on także rolę konwertera napięć odpowiadających stanom logicznym.

Rys. 3. Schemat elektryczny 5-kanałowego huba I2C/SMbus

Schemat elektryczny 5-kanałowego huba I2C/SMbus pokazano na rys. 3. Wartości rezystorów podciągających linie SDAx i SCLx do plusów zasilania należy dobrać indywidualnie, w zależności od oczekiwanego poboru mocy, maksymalnej prędkości transmisji, liczby układów dołączonych do poszczególnych sekcji magistrali, a także długości połączeń i wartości napięć zasilających. W doborze tych elementów pomocna może być nota aplikacyjna AN255 („I2C & SMBus Repeaters, Hubs”).
Urządzenie modelowe zmontowano na płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rys. 4.

Rys. 4. Schemat montażowy od strony elementów

Rys. 5. Widok ścieżek od strony elementów

Rys. 6. Widok ścieżek od strony lutowania

Podczas korzystania z huba należy pamiętać o tym, że wymaga on zasilania napięciem 3,3 V (dołączone do JP5), a pozostałe kanały tolerują poziomy logiczne TTL-5V oraz TTL-LV (3,3V).

Wykaz elementów