相信不少設(shè)計者在進行學(xué)習(xí)時，都是從較為簡單且經(jīng)典的器件或電路開始著手，STM32就恰恰符合這一特點，因此不少新手在進行單片機學(xué)習(xí)時都是先從STM32開始。在本文中，小編將為大家介紹在STM32中的I2C上拉電阻的選擇問題。

從設(shè)計過程中我們可以發(fā)現(xiàn)，I2C的上拉電阻通常為1.5K、2.2K、4.7K，然而電阻的大小對時序有一定影響，對信號的上升時間和下降時間也有影響，所以一般接1.5K或2.2K。

上拉電阻阻值的確定

由于I2C接口采用OpenDrain機制，器件本身只能輸出低電平，無法主動輸出高電平，只能通過外部上拉電阻RP將信號線拉至高電平。因此I2C總線上的上拉電阻是必須的。

RP不宜過小，一般不低于1KΩ：一般IO端口的驅(qū)動能力在2mA～4mA量級。如果RP阻值過小，VDD灌入端口的電流將較大，這導(dǎo)致端口輸出的低電平值增大（I2C協(xié)議規(guī)定，端口輸出低電平的最高允許值為0.4V）。如果灌入端口的電流過大，還可能損壞端口。故通常上拉電阻應(yīng)選取不低于1KΩ的電阻（當(dāng)VDD=3V時，灌入電流不超過3mA）。

RP不宜過大，一般不高于10KΩ：由于端口輸出高電平是通過RP實現(xiàn)的，線上電平從低到高變化時，電源通過RP對線上負載電容CL充電，這需要一定的時間，即上升時間。端口信號的上升時間可近似用充電時間常數(shù)RPCL乘積表示。信號線負載電容（對地）由多方面組成，包括器件引腳、PCB信號線、連接器等。如果信號線上掛有多個器件，負載電容也會增大。比如總線規(guī)定，對于的400kbps速率應(yīng)用，信號上升時間應(yīng)小于300ns。假設(shè)線上CL為20PF，可計算出對應(yīng)的RP值為15KΩ。如果RC充電時間常數(shù)過大，將使得信號上升沿變化緩慢，達不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。因此一般?yīng)用中選取的都是幾KΩ量級的上拉電阻，比如都選取4K7的電阻。

I2C上拉電阻計算公式

Rmin={Vdd（min）-o.4V}/3mA

Rmax=（T/0.874）*c，T=1us100KHz，T=0.3us400KHz。（C是Buscapacitance）

上拉電阻Rp最大值由總線最大容限（Cbmax）決定，Rp最小值由上拉電源Vio與上拉驅(qū)動電流（最大取3mA）決定。于是Rpmin=5V/3mA≈1.7K（@Vio=5V）或者2.8V/3mA≈1K（@Vio=2.8V）。

Rpmax的取值：參考周立功的I2C總線規(guī)范中文版來說，標準模式下100Kbps總線的負載最大容限<=400pF?？焖倌Ｊ较?00Kbps總線的負載最大容限<=200pF，根據(jù)具體使用情況、目前的器件制造工藝、PCB的走線距離等因素以及標準的向下兼容性，設(shè)計中以快速模式為基礎(chǔ)，即總線負載電容<200pF，也就是傳輸速度可以上到400Kbps是不成問題的。于是Rpmax可以取的范圍是1.8K~7K@Vio=5V對應(yīng)50pF~200pF。根據(jù)Rpmin與Rpmax的限制范圍，一般取5.1K@Vio=5V，負載容限的環(huán)境要求也容易達到。在2.8V系統(tǒng)中，console設(shè)計選3.3K，portable/handset等低供耗的設(shè)計選4.7K犧牲速度換取電池使用時間。

總的來說：電源電壓限制了上拉電阻的最小值。負載電容（總線電容）限制了上拉電阻的最大值。補充一點，在I2c總線可以串連300歐姆電阻RS可以用于防止SDA和SCL線的高電壓毛刺。

本文從阻值的計算與確定等方面，來對STM32中的I2C上拉電阻問題進行了講解，并給出了I2C上拉電阻的計算公式。對于STM32和上拉電阻之間存在疑惑的朋友不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信一定會有意想不到的收獲。