現在のプロジェクトでは、I2Cを介してマイクロコントローラーといくつかのセンサー間で通信する必要があります。それらの1つは温度センサーで、マイクロコントローラーから約2メートル離れた場所に配置する必要があります。別のプロトコルを選択できません（センサーは、指定されたコネクタ/ピン/プロトコルを持つモジュール上にあります）。

この構成で通信できると思いますか？可能または不可能を保証するために、どのような情報を調べる必要がありますか？何かアドバイスはありますか？

PCB以外のICと通信するのは初めてです。

I2Cは長距離で使用するようには設計されていませんが、実際に約2メートルの距離で使用されるいくつかのアプリケーションを知っています。彼らがそれに関して問題を抱えていた1つのケースも知っています。

機能することを確認するには、P82B715のようなI2Cバスエクステンダーを使用する必要があります。

ただし、PB2B715のデータシートには、セクション8.2で次のように記載されています。

テレフォニーまたはイーサネット（Cat5e）配線に使用される典型的なツイストペアケーブルまたはフラットケーブルの場合、その容量は約50 pFから70 pF / mであるため、理論的にはケーブルの長さは最大50 mです。実際の経験から、30 mは、示された値を使用して、最大100 kHzまでのこの単純な方法で駆動される安全なケーブル長を証明しています。より長い距離とより速い速度も可能ですが、より慎重な設計が必要です。

そのため、専門家（NXPはI2Cの発明者である元フィリップス）は、30メートルが実行可能な距離であることが証明されていると言います。私の経験では、2メートルは実行可能な距離であり、私に報告された経験は、エクステンダーのないより重いI2Cバスも可能であることを示しています。

長距離で動作するI2Cバスの重要なポイントは次のとおりです。

• 低容量ケーブル（ツイストペア/イーサネット）を使用。
• バス速度の制限。
• 正しいサイズのプルアップを持つ。

プルアップ計算

Texas Instrumentsには、プルアップ計算に関する優れたアプリケーションノート（SLVA689）があります。

• プルアップの下限（最小値）は、バス上の最も弱い周辺機器がプルできる電流と、周辺機器の0を表す最大電圧によって決まります。したがって、1Vがまだ0の場合、VCCは最大3V6であり、最も弱いデバイスは20mAしかプルできません。抵抗は、抵抗器の電圧損失とそのデバイスによってプルされる電流によって決まります：$(3.6\ \mathrm{V}- 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega$。
• $R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)$$t_r$$C_b$$C_b$$t_r$$R_{max}=2950\ \Omega$。TIのアプリケーションノートにはグラフがあり、適切な値をすばやく見つけることができます。
• もちろん、プルアップの値は、並列に結合されたすべてのプルアップの同等の値です。マスターエンド、スレーブエンド、およびバス上の他のスレーブ/マスターにプルアップがあります。
• 「限界」にあるほど、ケーブルの電圧降下などの「寄生」も考慮する必要があります。

通常、最大バス容量は400 pFに制限されます。

周波数を1 kHzなどに下げて、センサーの隣に電源デカップリングを提供すると、正常に機能するはずです。

より堅牢なものが必要な場合は、PCA9615などの両端で差動I2Cコンバーターを使用できます。

可能ですが、お勧めしません。

目的に応じた異なるバス

I2CはSPIと同様に、ボードまたはボードのグループ内での通信用に設計されています（Raspberry Piとその帽子またはarduinoとそのシールドを考えてください）。それは長距離にわたって動作する可能性がありますが（他の回答を参照）、そのような場合には使用しないでください。単に設計、最適化、および認定されたものではないからです。

リスクは、将来さらにセンサーを追加できない可能性があること、システムがどこでも機能しないこと、または特定の状況で障害が発生することです。

探しているのは、1-Wire、CAN、RS-485、イーサネットなどのフィールドバスです。

bluetoothやzigbeeのようなワイヤレスシステムもオプションです。

@filoで述べたように、I2Cは一般にバス容量によって制限されます。ただし、これを回避する方法があります。

1. バスエクステンダーを使用します。P82B96またはPCA9600は、両方のあなたのケースでは良い選択肢でしょう。
2. より高速または非常に長いケーブルが必要な場合は、PCA9600などの差動I2Cトランシーバーを使用できます。ただし、これにより回路がかなり複雑になり、ケーブルの両端にICが必要になります。

見てくださいAN10658とAN11084詳細については、NXPからを。

フィロとカレブの答えが好きです。

別のオプションは、1つまたは複数のDS28E17 1-Wire-to-I2Cマスターブリッジを個々のセンサーで使用し、バスをOnewireとして配線することです。これは100mを超えるバス​​に適しており、分散温度およびバッテリー管理などの低スループットセンサーアレイアプリケーションに適しています。