环境监测设备中为什么I2C接口为什么必须要加上拉电阻？

Posted 2021-09-25 瑞奇Ricky

某客户在使用环境监测设备过程中，提出了关于为什么I2C接口为什么必须要加上拉电阻的问题。针对该问题，笔者将具体的内容进行整理，方便客户以及未来可能遇到问题的其他人作参考。

环境监测设备简介：
环境监测设备是基于物联网背景下，使用传感器对相关数据进行监测，并通过模块和sim卡对数据进行处理和传输。保障用户能够对资产进行远程实时监测。环境监测设备的使用范围较为广泛，包括了：农业种植、养殖业、生鲜冷链运输、药品运输、生产过程监测等。使用环境监测设备能够对资产所处环境的温度、湿度、光照等数据进行监测。为资产保护提供可行化方案。

环境监测设备中关于为什么I2C接口为什么必须要加上拉电阻 ？
I2C接口时非常常用的外设接口，大家使用的很多，针对I2C的特性可以深入去思考下如下问题I2C为什么要加上拉电阻？
首先先介绍下外设输出通用的有两种，一种是开漏输出，一种是推挽输出
下面左图为开漏输出，右图为推挽输出:

开漏输出如果不加上拉电阻，左图所示的上拉电阻如果去掉，这样集电极悬空，会造成GPIO输出始终为悬浮状态，逻辑不定。不会产生逻辑1的电平
而如右图的推挽输出，通过一个NPN管，一个PNP管的上下串联，输出1时，NPN管打开，PNP管闭合，输出0时，NPN管闭合，PNP管打开。这样就可以产生正常的逻辑输出状态。
所以目前得到的结论就是开漏输出一定要加上拉电阻，否则不能产生逻辑1的电平。

对于同样从事物联网设备开发的工作人员或对物联网设备感兴趣的用户，在面对类似问题时，可参考以上文档。