SPI veya I2C: uzunca bir otobüs için kullanılacak

Birkaç AVR'nin birbiriyle otobüs üzerinden konuşmasını gerektiren bir projeyi tasarlıyorum. 6 feet kadar ayrılırlardı.

Hem I2C hem de SPI, bir dizi mikrofonun bir otobüs üzerinden iletişim kurmasına izin verebilir gibi görünüyor, ancak bunun ne kadar süreceği hakkında hiçbir şey görmedim. Kimse bu protokolleri birkaç feet mesafeden bağlamayı denemiş mi?

Diğerlerinin de söylediği gibi, SPI ve I2C, çekme dirençleri, saat frekansları vb. Sürece uzun mesafelerde kullanılabilir.

Ana alternatifler (daha iyi gürültü bağışıklığı sağlayacak) RS485 ve CAN'dır . Bunların her ikisi de gürültü sorunlarını en aza indirmek için diferansiyel hatları kullanır ve bu veri iletimi uzunluğu için I2C veya SPI'dan daha uygundur. Bununla birlikte, pek çok (herhangi bir?) AVR'nin CAN kullanımını çok kolaylaştıran yerleşik CAN çevre birimleriyle geldiğini sanmıyorum.

Bir otobüs seçerken göz önünde bulundurulması gereken en önemli şeyin, cihazlar arasında iletişim kurmak için kullandığınız protokolün bir CRC veya eşdeğeri olduğundan ve böylece bir mesajın doğru bir şekilde alındığını belirleyebilmenizi sağlamak olduğunu söylemeliyim . Paket). Bunu göz önüne alarak, bozuk bir mesajın tekrar iletilebilmesi için protokolün bir parçası olarak ACK / NACK tipi bir yanıtın olması da yararlıdır.

Birkaç ayak sorunlu olmamalıdır, mümkünse sadece bükülmüş tel kullanın. SPI'nin arabelleklenmesi (gerekmesi halinde) I2C'den çok daha kolaydır, çünkü SPI sinyalleri tek yönlüdür, I2C'nin sinyalleri de paylaşılan hatlardadır.

AVR mikroişlemcileri I2C ve SPI bağımlı modlarını ve ayrıca ana modları kullanabilir mi? (ikisine de ihtiyacınız olacak)

Uzun mesafelerdeki I2C için bazı "I2C bus repeater" çözümlerini aramak isteyebilirsiniz. I2C veya SPI iletişimi için bulabileceğiniz herhangi bir maksimum mesafenin, çoğunlukla bir veriyolundaki iki düğüm arasındaki mesafeden değil, toplam veri yolu mesafesinden kaynaklandığını unutmayın.

Bu tür problemler için RS485'e bakmak isteyebilirsiniz. Diferansiyel hatlar üzerinden iletişim kuran seri bir veri yolu protokolüdür, bu nedenle bükülmüş teller kullanıldığında, gürültü şansı en aza indirgenir. Bu yolla çok uzun mesafelere ulaşılabilir. Dezavantajı, devrenizde ekstra bir RS485 kodlayıcı IC'ye (bir MAX485 gibi, çok pahalı değil) ihtiyacınız olacaktı.

SPI’nin I2C’den henüz bahsetmediği bir avantaj, tüm SPI tellerinin tek yönlü olması ve daima yüksek veya düşük sürülmesidir. Bu, I2C ile mümkün olandan çok daha hızlı iletişime izin verir, gürültüye duyarlılığı azaltır ve basit kapıların tekrarlayıcı olarak kullanılmasına izin verir. Yararlı bir başka seçenek de basit asenkron iletişimdir (her yöne bir tel). Zaman uyumsuzluğunu görebildiğim tek dezavantajı, veri alışverişi için genellikle her iki tarafın da "uyanık" olmasını, sabit bir saatle olmasını gerektirmesidir.

Kendime ait bir proje için 3 telli hafif modifiye SPI protokolü kullandım ve sonuçları tatmin edici buldum. 10 bit / saatte veri bitmap verilerini (zaman zaman veri bozulmasının çok fazla olmayacağı yerlerde) ve 2.5 MB / sn'de diğer verileri zorlanmadan gönderiyorum.

Hem I2C hem de SPI kısa mesafeli kalkışlar (birkaç inç) için tasarlanmış olsa da, her ikisi de uygun kablo ve genel veriyolu kapasitansına dikkat edilerek daha uzun mesafelerde kullanılabilir.

SPI konusunda çok az deneyimim olsa da, her zaman çekme direnciniz için uygun boyutu hesaplamanız gerektiğinden I2C çok zor değildir. Ek olarak, kullanımı oldukça kolay olan özel ve ucuz I2C arabellekleri vardır. Ancak, ağınız için uygun boyutta bir çekme direnci kullanmanız gerekecektir.

I2C'yi iki AVR arasında 8 metrelik bir mesafede ağlamak için kullandım, yalnızca çekme dirençleri ve yüksek kaliteli, iyi korunmuş, bükülmüş kablo kullandım.

Birçoğunun önerdiği gibi, I2C ve SPI en kısa mesafeler için kullanılır. Bu arayüzlerle bir çözüm uygulamak mümkün olsa da, farklı, "daha standart" bir çözüm aramanızı şiddetle tavsiye ederim (örn. Ethernet, RS485, CAN, vb.). - Özellikle mikrodenetleyiciler arasındaki 6ft mesafeye ulaşmak için kablo kullanmayı planlıyorsanız.

Sadece bir FYI, kablosuz Nintendo Wii remote ve Nunchuck arkadaşı arasındaki arabirim, yaklaşık 3 fit uzunluğunda bir kablo üzerinden I2C kullanıyor. Ayrıca toplam uzunluğu 6 ayağa uzatan 3 ayak uzatma kabloları da vardır. Kurulumunuzla tamamen aynı değil (sadece birbirine bağlı iki cihaz), ancak yaygın olarak kullanılan bir tüketici ürününde kablo üzerinden I2C örneğidir.

I2C üzerinden haberleşen bir yıldız ağında yaklaşık 80 AVR tabanlı düğüm içeren bir proje üzerinde çalıştım. Bu tam bir karmaşa oldu ve sonunda işe yaramadı. Tüm düğümlere güncellemeleri almak birkaç saniye sürdü ve hatalı bir bağlantı tüm ağı kesecekti. Sonunda düğümleri yapan adamla konuştum, böyle projeler için I2C'yi kullanmayı bıraktığını söyledi. Maalesef burada özellikle I2C'nin neden yetersiz olduğunu bilmiyorum.

Bu kısa mesafelerle kolay olmalı. Yapabileceğiniz şey, bu mesafelerin ve kablonuzun kapasitans ve hat empedansı anlamında ne anlama geldiğini bulmak ve ne tür frekansları (yükselme / düşme zamanları) geçirebileceğinizi görmek. Belli bir noktadan öte, onlara iletim hatları olarak davranmak en iyisidir. Kötü görünüyorsa, EIA-232 veya 422 gibi başka bir seri hatta geçebilirsiniz. Bu, her iki uçta da ekstra bir yonga anlamına gelebilir ancak uzayabilir. Eğer gerçekten hızlı ve uzağa gitmeniz gerekiyorsa, daha fazlasına ihtiyacınız olacak (ethernet, radyo veya lazer saymayın :).

Saat hızını kontrol edebiliyorsanız ve yüksek hızlı veri aktarımına ihtiyacınız yoksa, saati yavaşlatmaya çalışmalısınız. Bu, gürültüye daha az duyarlı hale getirecektir.