I 2 C 總線規(guī)范[1] 包含一個(gè)參考電路，允許將其拆分為輸入和輸出對(duì)。出于多種原因，需要這種配置。首先，在出現(xiàn)安全、噪聲和接地問題時(shí)，可以使用拆分總線對(duì)總線主設(shè)備和從設(shè)備進(jìn)行光學(xué)隔離（圖 1）。此外，可以通過放大拆分總線（圖 2）或用執(zhí)行介質(zhì)轉(zhuǎn)換的電路替換放大器來實(shí)現(xiàn)性能提升。這可以增加總線的操作距離，并通過降低電容來提高性能。隨著電容下降，信號(hào)時(shí)間常數(shù) t 將由上拉電阻決定。

　　圖1  雙向總線隔離

　　最后，總線分割技術(shù)可用于將支持I2C的設(shè)備連接到另一個(gè)沒有 I2C 控制器的設(shè)備。在這種情況下，分割總線可以連接到另一個(gè)設(shè)備的 GPIO（圖 3）。

　　本設(shè)計(jì)方案中介紹的雙邊仲裁器可以將雙向總線拆分為發(fā)送和接收對(duì)，并且采用通用方式構(gòu)建，使其可以用于任何拆分總線應(yīng)用。此外，它不需要外部控制邏輯 - 總線僅由數(shù)據(jù)總線的狀態(tài)控制：

　　圖 5所示的仲裁器由圖 4中的交叉耦合使能電路組成，它之所以能工作是因?yàn)殡p向總線按照定義只支持半雙工通信。在穩(wěn)定狀態(tài)下，DATA 總線被上拉電阻 R1 和 R2 拉高，從而強(qiáng)制 OUT1 和 OUT2 為 0。這使兩個(gè) NMOS FET 都處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng) IC1 將 DATA 拉低時(shí)，OUT1 變?yōu)?1，這使得 Q2 拉低 IC2 的 DATA 總線。同時(shí)，OUT1 被饋送到 NOR 門 U2 的輸入端，從而斷開從 OUT2 回到 Q1 的反饋回路。反饋回路的斷開消除了閂鎖情況，使得任何其他控制邏輯都變得沒有必要，因?yàn)榈谝粋€(gè)斷言其數(shù)據(jù)線的電路將贏得競(jìng)爭(zhēng)并通過 NOR 門阻止另一個(gè)電路。

　　圖5  雙向總線的雙邊仲裁

　　由于電路的通用性，雙向仲裁可應(yīng)用于任何分離總線應(yīng)用。圖 6 顯示了應(yīng)用于放大的雙向仲裁。通過將放大器組件分別替換為媒體轉(zhuǎn)換電路或光隔離器，可以輕松將其擴(kuò)展到媒體轉(zhuǎn)換和總線隔離。為了進(jìn)行總線控制器調(diào)試，可以監(jiān)控放大器之間的線路，以幫助識(shí)別故障的總線控制器。圖 7 顯示了應(yīng)用于 I 2 C 至 GPIO 連接的雙向仲裁。