工程分享:如何通過一個差分接口來延長SPI總線?
發(fā)布時間:2015-05-07 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】本文將介紹如何通過一個差分接口來延長串行外設(shè)接口 (SPI) 總線,而這可以應(yīng)用在支持遠(yuǎn)程溫度或壓力傳感器的系統(tǒng)的設(shè)計。
在SPI應(yīng)用中,主控器件和受控器件間的距離相對較近,而信號也通常不會傳遞到印刷電路板 (PCB) 之外。SPI信號類似于單端、晶體管-晶體管邏輯 (TTL) 信號,根據(jù)應(yīng)用的不同,運(yùn)行速率可高達(dá)100Mbps。一條SPI總線由四個信號組成:系統(tǒng)時鐘 (SCLK) ,主器件輸出從器件輸入 (MOSI) ,主器件輸入從器件輸出 (MISO) 和芯片選擇 (CS) 。主控器件提供SCLK,MOSI和CS信號,而受控器件提供MISO信號。圖1顯示了一條標(biāo)準(zhǔn)SPI總線的總線架構(gòu)。
圖1:SPI 總線
如果用戶需要將SPI信號從你的微控制器或數(shù)字信號處理器 (DSP) 上發(fā)送到電路板以外的遠(yuǎn)程電路板(包含一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC),一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 或是其它器件)上,該怎么辦呢?
由于以下幾個原因,這種操作是具有一定挑戰(zhàn)性的。
首先由未端接信號線路所導(dǎo)致的反射會嚴(yán)重影響信號完整性。而傳輸介質(zhì)的特性阻抗和端接阻抗差異很大,會導(dǎo)致總線上的阻抗不匹配。其結(jié)果將會是從總線一端放射到另一端的能量駐波,從而導(dǎo)致通信誤差。電磁干擾 (EMI) 也是一個問題,其原因是SPI信號的高頻部分向外放射,導(dǎo)致此信號與鄰近信號的混同的。
不過這里有一個簡單的解決方法:使用差分信號。諸如SN65LVDT41和SN65LVDT14的差分收發(fā)器接收SPI信號,并將它們轉(zhuǎn)換為低壓差分信令 (LVDS) 。由于其抗噪性和帶寬,LVDS在SPI應(yīng)用中可以運(yùn)轉(zhuǎn)良好。一篇之前的《獲得連接》博客之前有一篇文章論述了LVDS的基本原理和優(yōu)勢;點(diǎn)擊這里查看這篇文章。
SN65LVDT41和SN65LVDT14的架構(gòu)可以使整條SPI總線轉(zhuǎn)化為支持LVDS:同一方向上用于MOSI,SCLK和CS信號的4個收發(fā)器,相反方向上用于MISO信號的1個收發(fā)器。LVDS芯片組也具有內(nèi)置端接帶來的額外優(yōu)勢,應(yīng)用簡單,還可以減少電路板空間本就非常寶貴的應(yīng)用中的組件數(shù)量。圖2顯示的是使用上述芯片組的一個已擴(kuò)展SPI總線架構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)。這個實現(xiàn)方式并不要求必須使用5類屏蔽雙絞線 (STP) ,但是如果使用此類線纜的話,會使這種架構(gòu)的實現(xiàn)方式更加簡單。
圖2:已擴(kuò)展SPI總線
[page]
圖3,4和5顯示了SN65LVDT41和SN65LVDT14發(fā)射器在數(shù)倍于五類線的長度上發(fā)射速度為100Mbps時的性能。SN65LVDT41和SN65LVDT14內(nèi)的接收器支持200mV輸入耐受閥值,處于這些距離和速度下的發(fā)射器可以輕松符合這一耐受閥值。
圖4:15米五類線100Mbps TX波形
圖5:25米五類線100Mbps TX波形
您可以在德州儀器在線支持社區(qū)的“接口/時鐘”板塊查找接口設(shè)計常見問題;閱讀已使用過TI接口產(chǎn)品的工程師撰寫的帖子,或者創(chuàng)造出能夠滿足您特定應(yīng)用需求的辦法或思路;如果您還未實現(xiàn)連接,您可以使用TI廣泛的接口產(chǎn)品組合進(jìn)行連接,此產(chǎn)品組合包括大范圍的接口標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用并將它們連接在一起。
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級電容的“外衣”,看看超級電容“超級”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會者蒞臨SPS 2024?展會參觀交流,體驗最新自動化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索