SPI通信方法適用的線纜距離不超過(guò)10米，通信距離更長(zhǎng)時(shí)，通常需要用到中繼器，這是因?yàn)殡S著線纜增長(zhǎng)，其線纜阻抗相應(yīng)增加，由此導(dǎo)致信號(hào)衰減。然后必須再次放大信號(hào)。與此同時(shí)，線路會(huì)獲得更高的信噪比(SNR)。可利用ADI提供的isoSPI通信接口IC LTC6820 等器件來(lái)讀取這些信號(hào)。

 

得益于該器件的創(chuàng)新式設(shè)計(jì)，可以使用雙絞線電纜和適用的變壓器來(lái)增強(qiáng)電氣隔離，由此相對(duì)輕松地最大化SPI通信。

 

由于工業(yè)環(huán)境通常比較惡劣，所以需要使用電氣隔離通信部件來(lái)保護(hù)用戶免受危險(xiǎn)電壓影響，同時(shí)確保系統(tǒng)的可靠性。此外，盡管偶爾會(huì)出現(xiàn)共模電壓，隔離也可以幫助實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。因此，要將輸入級(jí)與系統(tǒng)的其余級(jí)分隔開(kāi)來(lái)，同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)連接，隔離柵的使用就非常關(guān)鍵。

 

圖1顯示了所有從服務(wù)器如何受一個(gè)主服務(wù)器控制。主服務(wù)器和從服務(wù)器可以是微控制器或ADC，通常通過(guò)自身的SPI接口與傳感器或微控制器連接。因此，LTC6820能夠在兩個(gè)完全電氣隔離的器件之間實(shí)現(xiàn)SPI通信所需的雙向數(shù)據(jù)傳輸。它將來(lái)自主服務(wù)器的SPI信號(hào)編碼為速率最高1Mbps的差分信號(hào)，然后通過(guò)電氣隔離柵和雙絞線傳輸。到了電纜另一端之后，差分信號(hào)再次由LTC6820接收并解碼為SPI信號(hào)，然后再路由到從服務(wù)器總線。LTC6820還提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)隔離柵所需的電流。這些電流通過(guò)外部電阻，調(diào)整為符合系統(tǒng)要求的值，例如所需的線纜長(zhǎng)度、SNR和抗擾度。

 

圖1. 隔離式SPI接口，通過(guò)共用的主控制器來(lái)控制多個(gè)電路板（從控制器）。

 

但是請(qǐng)注意，雖然使用了SPI中繼器，數(shù)據(jù)速率仍是有限的，取決于電纜長(zhǎng)度。例如，圖1中使用100米CAT5電纜的電路的數(shù)據(jù)速率僅為0.5 Mbps左右，是LTC6820所能提供的1 Mbps最大值的一半（見(jiàn)圖2）。

 

圖2. 使用CAT5電纜時(shí)，數(shù)據(jù)速率與電纜長(zhǎng)度的關(guān)系。

 

通過(guò)使用 isoSPI 通信IC，可以簡(jiǎn)化遠(yuǎn)距離隔離傳輸SPI通信信號(hào)電路的復(fù)雜性，因?yàn)榭梢允∪鹘y(tǒng)電路通常需要的大量組件。此外，使用LTC6820可以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)100米的通信距離（在工業(yè)設(shè)置中并不少見(jiàn)）。LTC6820還可輕松實(shí)現(xiàn)菊花鏈應(yīng)用（一個(gè)主控制器控制多個(gè)從控制器）。而且，該器件非常適合電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用，這是因?yàn)殡姵乇O(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含部分可能存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)的充電單元（例如，鋰離子電池），需要實(shí)施電氣隔離通信。

 

LTC68200

AEC-Q100通過(guò)汽車應(yīng)用認(rèn)證

1Mbps隔離式SPI數(shù)據(jù)通信

使用標(biāo)準(zhǔn)變壓器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電氣隔離

單條雙絞線上的雙向接口

支持長(zhǎng)達(dá)100米的電纜

極低EMI敏感性和輻射

針對(duì)高抗噪能力或低功耗應(yīng)用可配置

設(shè)計(jì)用于ISO26262兼容系統(tǒng)

在大多數(shù)SPI系統(tǒng)中無(wú)需軟件變更

超低2µA空閑電流

自動(dòng)喚醒檢測(cè)

工作溫度范圍：−40°C至125°C

2.7V至5.5V電源供電

支持1.7V至5.5V的所有邏輯接口

提供16引腳QFN和MSOP封裝