HALBLEITERHEFT2000

97

7-8/2000

Elektor

Von Gregor Kleine

Wer große I

2

C-Bus-Strukturen aufbauen will, hat manchmal

das Problem, dass die vier oder acht Adressen eines Bau-
steintyps nicht ausreichen oder dass die kapazitive Last auf
den beiden Leitungen SDA und SCL sehr groß ist und damit
die Taktfrequenz des Busses niedrig gewählt werden muss.
Die hier gezeigten Bausteine ermöglichen nun das Auftrennen
eines großen I

2

C-Bus-Systems in mehrere Teilbereiche. Die

Multiplexer schalten den I

2

C-Bus-Controller dann auf die

jeweils anzusprechende Teilstruktur.
Auch kommt es vor, dass Teile des I

2

C-Busses an 3 V und

andere an 5 V betrieben werden müssen. Hier helfen die Mul-
tiplexer, da sie an ihren Ein- und Ausgängen mit 5-V-Signalen
belastet werden dürfen, obwohl der Multiplexer selbst nur mit
+3 V betrieben wird ist.
Die beiden Bausteine PCA 9542 und PCA 9544 (Bild 1) enthal-
ten einen 1-auf-2- beziehungsweise 1-auf-4-Multiplexer für die
beiden bidirektionalen Leitungen SDA und SCL. Die Bausteine
selbst können an Betriebsspannungen zwischen 2,5 V und 3,6
V benutzt werden, nominell also 3 V. Beim Anlegen der
Betriebsspannung sind die angeschlossenen I

2

C-Inseln

zunächst abgeklemmt; der Multiplexer ist hochohmig. Erst das
Ansprechen des ICs mit seiner eigenen I

2

C-Adresse und

einem steuernden Control-Byte erlaubt es dann, eines der
zwei/vier angeschlossenen I

2

C-Leitungspärchen auf den

Haupt-I

2

C-Bus durchzuschalten. Um Störungen der Datenü-

bertragung auf dem Bus zu vermeiden, geschieht dies aber
erst nach dem folgenden Stopp-Zustand, wenn der I

2

C-Bus

wieder frei ist.
Die Multiplexer-ICs besitzen drei Adressanschlüsse A0, A1
und A2, so dass bis zu acht PCA 954x parallel betrieben wer-
den können. Auch für die Verarbeitung von Interrupts ist
gesorgt: Zu jedem der I

2

C-Teilbereiche gehört eine eigene

Interrupt-Leitung, die per UND-Verknüpfung mit allen ande-
ren Teilen verknüpft ist. Der Teil-I

2

C-Bus, aus dem der Inter-

rupt kommt, braucht nicht notwendigerweise aktiv geschal-
tet sein. Dieses Summensignal gelangt über einen Open-Drain-
Ausgang an den Interrupt-Eingang des Controllers. Der kann
so einen Interrupt irgendwo im Gesamtsystem feststellen und
muss dann durch Abfrage des
Multiplexers durch Auslesen
des Control-Bytes herausfin-
den, aus welchem Teil-I

2

C-Bus

der Interrupt kam. Danach
fragt er dann die Bausteine
des so gefundenen Teilnetzes
ab. Bei I

2

C-Bus wird die Inter-

ruptleitung erst wieder freige-
geben, wenn der auslösende
Baustein angesprochen und
der Interrupt quittiert worden
ist. Liegen bis dahin weitere
Interrupts vor, bleibt die Inter-
ruptleitung auf Low und der
Controller muss erneut nach
dem auslösenden I

2

C-Bau-

stein suchen.
Ein Beispiel für einen I

2

C-Bus

mit einem ersten Teil, der an
+3 V arbeitet, und einem
zweiten, der mit +5-V-Pull-Up-
Widerständen beschaltet ist,

zeigt Bild 2. Beachtet werden muss, dass die Pull-Up-Wider-
stände zwischen Controller und Multiplexer PCA 9542 not-
wendig sind, um nach dem Hochfahren der 3-V-Betriebsspan-
nung den noch nicht durchgeschalteten Multiplexer ein erstes
Mal anzusprechen. Sind sie hochohmiger (hier Faktor 10) als
die Pull-Ups der Teilnetze, so kann die Spannung im +5-V-Teil-
system noch ausreichend hoch ansteigen.
Der PCA 9542 wird im TSSOP-14-Gehäuse, der PCA 9544 im
TSSOP-20-Gehäuse geliefert. Weitere Infos gibt es unter

www.semiconductors.philips.com

(004047)rg

100n

2V5 - 3V6

004047 - 11a

PCA9542

LOGIC

INT0

INT1

INT

VSS

SCL

SDA

SC1

SD1

SC0

SD0

VDD

A0

A1

A2

11

12

13

10

14

1

2

3

4

8

7

9

6

5

100n

2V5 - 3V6

004047 - 11b

PCA9544

LOGIC

INT0

INT1

INT2

INT3

INT

VSS

SCL

SDA

SC1

SD1

SC0

SD0

VDD

SC2

SD2

SC3

SD3

A0

A1

A2

17

18

19

20

10

13

12

16

15

11

14

9

1

2

3

4

7

8

6

5

100n

22k

22k

3V

2k2

2k2

2k2

2k2

3V

3V

3V

5V

5V

5V

PCA9542

INT0

INT1

INT

SCL

SDA

SC1

SD1

SC0

SD0

VDD

VSS

A0

A1

A2

11

12

13

10

14

1

2

3

4

8

9

6

5

7

Master

I C-

INT

SDA

SCL

2

004047 - 12

3V

VDD

VSS

INT

SCL

SDA

VDD

VSS

INT

SCL

SDA

VDD

VSS

INT

SCL

SDA

VDD

VSS

INT

SCL

SDA

VDD

VSS

INT

SCL

SDA

I

2

C-Multiplexer

096