I2C 不是为长距离使用而设计的，但我知道一些实际使用距离约为 2 米的应用。我也知道一个他们有问题的案例，我相信它最终通过修复接地回路来解决。

为确保它能够正常工作，您应该使用 I2C 总线扩展器，如 P82B715。

但是，PB2B715的数据表在第 8.2 节中说明了以下内容：

对于用于电话或以太网 (Cat5e) 布线的典型双绞线或扁平电缆，其电容约为 50 pF 至 70 pF/米，因此理论上电缆最长可达 50 m。从实践经验来看，30 m 已证明以这种简单方式驱动的安全电缆长度最高可达 100 kHz，如图所示。更长的距离和更高的速度是可能的，但需要更仔细的设计。

所以专家（NXP是前飞利浦，I2C的发明者）说30米已经被证明是可行的距离。我的经验表明 2 米是可行的距离，并且反馈给我的经验表明负载更重的 I2C 总线也可以不带任何扩展器。

长距离工作 I2C 总线的关键点是：

• 使用低电容电缆（双绞线/以太网）；
• 限制公交车速度；
• 有正确大小的引体向上。

上拉计算

Texas Instruments 有一个很好的关于上拉计算的应用说明 (SLVA689)。

• 上拉的下限（最小值）由总线上最弱的外设可以拉动的电流以及表示任何外设的 0 的最大电压决定。因此，如果 1V 仍然为 0，您的 VCC 最大为 3V6，而您最弱的设备只能拉 20mA，您的电阻由电阻器上的电压损耗和该设备拉的电流决定：\$(3.6\\mathrm{V} - 1\ \mathrm{V})\ /\ 20\ \mathrm{mA}=130\ \Omega\$。
• 上限由最大上升时间决定：您的最大 I2C 频率与此直接相关，但协议也定义了上限。上限为\$R_{max}=t_r/(0.8473 * C_b)\$。其中\$t_r\$是最大上升时间，\$C_b\$是总线电容。因此，如果\$C_b\$为 400pF，并且总线在标准模式下运行（\$t_r\$ =1ms），那么您会发现\$R_{max}=2950\\Omega\$。TI 的应用笔记有图表，以便您可以快速找到合适的值。
• 当然，上拉的值是所有上拉并联组合的等效值。您可能在主端、从端和总线上的任何其他从/主端有一个上拉电阻。
• 您越是“处于极限”，您就越需要考虑“寄生”，例如电缆中的电压降。

可以，但不推荐。

不同用途的不同巴士

与 SPI 一样，I2C 设计用于在一个板或一组板内进行通信（想想 Raspberry Pi 及其帽子或 arduino 及其盾牌）。它可以在更长的距离上工作（请参阅其他答案），但不应该在这些情况下使用，因为这不是它的设计、优化和合格的。

您承担的风险是您将来可能无法添加更多传感器，或者您的系统无法在任何地方工作，或者在某些情况下会失败。

您应该寻找的是现场总线，例如 1-wire、CAN、RS-485、以太网等。

蓝牙或 zigbee 等无线系统也是一种选择。

您通常受到 400 pF 最大总线电容的限制。

如果您将频率降低到 1 kHz 并在传感器旁边提供电源去耦，它应该可以正常工作。

如果您需要更强大的功能，则可以在两端使用差分 I2C 转换器，例如PCA9615。

正如@filo 所指出的，I2C通常受总线电容的限制。但是，有一些方法可以解决这个问题：

1. 使用总线扩展器。P82B96或PCA9600在您的情况下都是不错的选择。
2. 如果您需要更高的速度或极长的电缆，您可以使用像PCA9600这样的差分 I2C 收发器。但是，这会使您的电路变得相当复杂，并且您需要在电缆的两端安装一个 IC。

查看NXP 的AN10658和AN11084了解更多信息。