Spi или i2c что лучше

03.01.202409.09.2023 admin 0 Comments

Русские Блоги

Разница между SPI, I2C и UART тремя протоколами последовательной шины

Концепция шины I2C (Inter-Integrated Circuit):

Универсальный асинхронный приемник / передатчик, обычно называемый UART, представляет собой асинхронный приемник / передатчик, который является частью компьютерного оборудования. Он будет передавать данные вПоследовательная связьпротивПараллельное общениеЧтобы преобразовать между. Как микросхема, преобразующая параллельные входные сигналы в последовательные выходные сигналы, UART обычно интегрируется в соединение с другими интерфейсами связи.

Последовательный порт во встроенной системе обычно относится к порту UART, но мы часто не знаем разницы между ним и COM-портом, а также отношения между RS232, TTL и т. Д. Фактически, UART, COM относятся к форме физического интерфейса (аппаратного), а TTL, RS-232 относится к стандарту уровня (электрический сигнал).

Особенности UART: Как правило, контроллеры uart создаются вместе с процессорами во встроенных системах.Как и микросхема Freescale IMX6, существует несколько контроллеров uart.

Введение в интерфейс SPI

В последние несколько дней я наткнулся на флэш-память, использующую интерфейс SPI, и знаю, что флэш-память также может быть последовательной. Кажется, что это действительно была лягушка на дне колодца. Я нашел некоторую информацию об интерфейсе SPI. Позже я нашел информацию на английском языке, перевел ее и добавил Мое личное понимание было собрано в статью, надеюсь, она будет полезна новичкам.

Интерфейс SPI работает в режиме ведущий-ведомый. В этом режиме обычно есть ведущее устройство и одно или несколько ведомых устройств. Интерфейс включает следующие четыре сигнала:

(1) Вывод данных MOSI-ведущего устройства, ввод данных ведомого устройства

(2) Ввод данных MISO-ведущего устройства, вывод данных ведомого устройства

(3) Сигнал SCLK-clock, генерируемый ведущим устройством.

В двухточечной связи интерфейс SPI не требует операций адресации и является полнодуплексным, что является простым и эффективным.

В системе с несколькими подчиненными устройствами каждое подчиненное устройство нуждается в независимом разрешающем сигнале, который немного сложнее аппаратно, чем система I2C.

Схема внутреннего оборудования интерфейса SPI:

Наконец, один недостаток интерфейса SPI: нет назначенного управления потоком и нет механизма ответа, подтверждающего, получены ли данные.

Разница между SPI, I2C и UART тремя протоколами последовательной шины:

Первый, разница, конечно же, в названии:

SPI (последовательный периферийный интерфейс: последовательный периферийный интерфейс);

UART (универсальный асинхронный приемный передатчик: универсальный асинхронный приемный передатчик)

Во-вторых, разница заключается в линии электрического сигнала:

Шина SPI состоит из трех сигнальных линий Состав: последовательные часы (SCLK), последовательный вывод данных (SDO), последовательный ввод данных (SDI). Шина SPI может соединять несколько устройств SPI друг с другом. Устройство SPI, которое обеспечивает последовательные часы SPI, является ведущим или ведущим SPI, а другие устройства являются ведомыми или ведомыми (ведомыми) SPI. Полнодуплексная связь может быть реализована между ведущими и ведомыми устройствами.При наличии нескольких ведомых устройств может быть добавлена строка выбора ведомого устройства.

Если порт ввода-вывода общего назначения используется для имитации шины I2C и достижения двунаправленной передачи, требуется порт ввода-вывода (SDA), а также порт вывода (SCL). (Примечание: данные I2C относительно плохо изучены, описание здесь может быть очень неполным)

Очевидно, что если универсальный порт ввода-вывода используется для моделирования шины UART, требуются один входной порт и один выходной порт.

В-четвертых, посмотрите на мнение быдла!

Quickmouse: скорость I2C немного ниже, чем у SPI, и протокол немного сложнее, чем SPI, но соединение меньше, чем у стандартного SPI.

Источник

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Краткий обзор популярных последовательных интерфейсов (SPI, I2C, UART/USART)

Сравнение последовательных протоколов связи

Последовательная связь является наиболее широко используемой коммуникационной методологией в отношении встраиваемых систем. Прежде чем говорить о типах последовательных протоколов, используемых во встраиваемых системах, и их сравнении, давайте сначала рассмотрим, что такое последовательная связь.

Разница между последовательной и параллельной связью

Как следует из названия, в таком виде данные связи передаются последовательно (один за другим), а не параллельно (все вместе). Таким образом, как и ожидалось, последовательная связь может быть реализована с использованием меньшего количества проводов по сравнению с параллельным методом коммуникации, при этом также требуется какой-то механизм синхронизации (тактирования) для успешной связи. Следует отметить, что в случае последовательных протоколов связи только сама передача данных выполняется последовательно, все остальное, обработка данных и т. п., выполняется параллельно, то есть в виде регистров.

Виды последовательной связи

Последовательная связь может быть классифицирована на синхронный и асинхронный тип связи. При синхронном типе передатчик и приемник имеют общую систему тактирования, чтобы синхронизироваться друг с другом. Асинхронный тип последовательной связи не требует какого-либо общего источника синхронизации между передатчиком и приемником, обе стороны работают в соответствии с их независимыми системами тактирования.

SPI (Serial Peripheral Interface)

Это протокол последовательной связи синхронного типа, который состоит из двух линий данных (MOSI и MISO), одной тактовой линии (SCK) и линии выбора подчиненных (SS).

Перед тем, как двигаться дальше, нужно прояснить значения несколько терминов, которые вы должны знать:

SCK – линия тактирования (предоставляется ведущим устройством)

В случае с SPI в любой момент времени может быть только одно ведущее устройство и несколько других ведомых, которые отвечают только на вызов ведущего. Вся связь обрабатывается самим ведущим; ни один подчиненный не может отправлять данные по своей воле. Ведущий отправляет данные через MOSI, а ведомые отвечают через линию MISO. Во всем процессе SCK (последовательное тактирование) играет очень важную роль, каждое подчиненное устройство зависит от этих часов, чтобы читать данные из MOSI и отвечать через MISO. SS (выбор ведомого) используется для того, чтобы конкретное подчиненное устройство проснулось, с кем мастер хочет общаться. Ниже представлена иллюстрация принципа подключения посредством интерфейса SPI:

Существует несколько регистров, которые используются для реализации связи SPI. Все нижеперечисленные регистры имеют длину 8 бит.

SPDR (регистр данных SPI) используется для хранения одного байта данных, который должен быть передан или получен.

SPSR (регистр состояния SPI) содержит биты состояния, участвующие в передаче SPI.

SPCR (регистр управления SPI) содержит контрольные биты, участвующие в передаче SPI.

Преимущества интерфейса SPI следующие. Во-первых он обеспечивает синхронную последовательную связь, которая намного надежнее асинхронной. Во-вторых, несколько устройств (ведомые устройства) могут быть подключены к одному ведущему устройству. В-третьих, это быстрая форма последовательной связи.

Недостатки SPI следующие. Во-перых, требуется несколько линий выбора ведомых для подключения нескольких подчиненных устройств. Во-вторых, только ведущий контролирует весь процесс коммуникации; никакие подчиненные не могут напрямую связываться друг с другом.

I2C (Inter-Integrated Circuit) или двухпроводный интерфейс

Другим очень полезным синхронным протоколом последовательной связи является протокол I2C или Inter-Integrated Circuit. В отличие от SPI, I2C использует только два провода для всего процесса, возможно, поэтому он также известен как протокол двухпроводного интерфейса (TWI). Эти два провода представляют собой SDA (последовательные данные) и SCL (последовательное тактирование). Протокол I2C может поддерживать несколько подчиненных устройств, но в отличие от SPI, который поддерживает только одно ведущее устройство, I2C может также поддерживать несколько мастер-устройств. Каждое устройство отправляет / принимает данные, используя только один провод, который является SDA. SCL поддерживает синхронизацию между устройствами через общую систему тактирования, которая реализуется активным ведущим устройством.

Каждое подчиненное устройство имеет свой собственный уникальный адрес (от 7 до 10 бит), который ведущий использует для их идентификации. Всякий раз, когда ведущий хочет отправить данные, он сначала генерирует запрос, который имеет конкретный адрес этого подчиненного устройства. Каждое подчиненное устройство сопоставляет этот адрес со своим и тот, чей адрес соответствует, отвечает ведущему. Каждое сообщение начинается с условия запуска и заканчивается условием остановки. Одно сообщение может содержать несколько байтов данных, каждый из которых имеет бит подтверждения (ACK) или отрицательный бит подтверждения (NACK) между ними.

Преимущества I2C следующие. Во-первых, несколько ведущих и несколько ведомых могут соединяться друг с другом. Во-вторых, для этого протокола требуется только два провода. К недостаткам протокола I2C можно отнести то, что он медленнее по сравнению с SPI, потому что в рамках этого протокола выполняется много операций с кадрами данных.

UART / USART

UART означает универсальный асинхронный приемник и передатчик, а USART – универсальный синхронный и асинхронный приемник и передатчик. Разница между ними заключается в том, что UART выполняет только асинхронную последовательную связь, в то время как USART может выполнять как синхронный, так и асинхронный последовательный коммуникационный процесс.

Для асинхронного режима этот протокол использует только два провода, а именно Rx и Tx. Поскольку здесь не нужна синхронизация, оба устройства должны использовать свои независимые внутренние системы тактирования для функционирования. Тем не менее, существует термин «скорость передачи», который помогает этим устройствам оставаться в режиме синхронизации, фиксируя скорость обмена данными. Скорость передачи данных в бодах равно число бит данных, передаваемое в секунду, поэтому оба устройства должны работать с одинаковой скоростью передачи в бодах, чтобы поддерживать его надлежащее функционирование.

Интерфейс UART/USART имеет большое ограничение, связанное с тем, что только два устройства могут обмениваться данными с помощью этого протокола одновременно. Линия Tx одного устройства передает данные на лннию Rx другого устройства и аналогично Tx последнего передает данные в Rx первого устройства. Так происходит обмен данными.

Для синхронного режима используется дополнительный вывод XCK. Импульсы тактирования генерируются устройством, отправляющим данные в это время.

Преимущества UART/USART следующие. Во-первых, этот протокол обеспечивает как синхронную, так и асинхронную последовательную связь. Во-вторых, обеспечивается наличие различных скоростей передачи, что делает его пригодным для широкого применения и устройств. В-третьих, это одна из самых простых форм последовательной связи. Недостатком здесь является то, что одновременно могут быть подключены только два устройства.

Выводы сравнения интерфейсов

Используйте SPI, если у вас есть только один ведущий и несколько ведомых устройств. SPI для этого является более быстрым протоколом. Когда у вас также есть несколько ведущих устройств, помимо нескольких ведомых устройств, следует предпочесть использовать I2C или TWI вместо SPI. Это также уменьшит количество используемых проводов. А если вы ищете протокол для последовательной связи только двух устройств между собой, то USART / UART оказывается лучшим решением, поскольку его легко применять и с ним просто работать во многих периферийных устройствах.

Источник

КАК: Выбор между I2C и SPI для вашего проекта — 2021

Выбор между I2C и SPI двумя основными параметрами последовательной связи может быть довольно сложной задачей и существенно повлиять на дизайн проекта, особенно если используется неверный протокол связи. И SPI, и I2C приносят свои преимущества и ограничения в качестве протоколов связи, которые делают их подходящими для конкретных приложений.

SPI или Serial to Peripheral Interface, представляет собой очень маломощный четырехпроводный интерфейс последовательной связи, предназначенный для IC-контроллеров и периферийных устройств для связи друг с другом. Шина SPI представляет собой полнодуплексную шину, которая позволяет передавать сообщения одновременно и с ведущего устройства со скоростью до 10 Мбит / с. Высокоскоростная работа SPI, как правило, ограничивает ее использование для связи между компонентами на отдельных печатных платах из-за увеличения емкости, которая добавляет к сигнальным линиям связь более длинного расстояния. Емкость печатной платы также может ограничивать длину линий связи SPI.

Хотя SPI является установленным протоколом, он не является официальным стандартом, который приводит к нескольким вариантам и настройкам SPI, которые могут привести к проблемам совместимости. Реализации SPI всегда должны проверяться между главными контроллерами и подчиненными периферийными устройствами, чтобы гарантировать, что комбинация не будет иметь никаких неожиданных коммуникационных проблем, которые повлияют на разработку продукта.

I2C является официальным стандартным протоколом последовательной связи, который требует только двух сигнальных линий, предназначенных для связи между микросхемами на печатной плате. Первоначально I2C был разработан для связи 100 кбит / с, но более быстрые режимы передачи данных были разработаны на протяжении многих лет для достижения скорости до 3,4 Мбит / с. Протокол I2C был установлен в качестве официального стандарта, который обеспечивает хорошую совместимость между реализациями I2C и хорошую обратную совместимость.

Выбор между I2C и SPI

Выбор между I2c и SPI, двумя основными протоколами последовательной связи, требует хорошего понимания преимуществ и ограничений I2C, SPI и вашего приложения. Каждый протокол связи будет иметь определенные преимущества, которые будут отличаться, как это применимо к вашей заявке. Ключевыми отличиями между I2C и SPI являются:

Эти различия между SPI и I2C должны сделать выбор лучшего варианта связи для вашего приложения более простым. И SPI, и I2C являются хорошими коммуникационными возможностями, но у каждого есть несколько отличительных преимуществ и предпочтительных приложений. В целом, SPI лучше подходит для приложений с высокой скоростью и низкой мощностью, в то время как I2C лучше подходит для связи с большим количеством периферийных устройств и динамического изменения роли главного устройства среди периферийных устройств на шине I2C. И SPI, и I2C — надежные, стабильные протоколы связи для встроенных приложений, которые хорошо подходят для встроенного мира.

Русские Блоги

Концепция шины I2C (Inter-Integrated Circuit):

Связь I2CНужно всего 2 двунаправленных шины— Одна линия данных SDA (последовательные данные: линия последовательных данных), одна линия синхронизации SCL (последовательные часы: линия последовательных часов). Линия SDA используется для передачи данных, а линия SCL используется для синхронизации передачи и приема данных. Данные, передаваемые по линии SDA, представляют собой прямую передачу (старший байт байта передается первым), и каждая передача составляет 8 бит, то есть 1 байт. Поддержка мульти-мастеринга в любой момент времениМастер может быть только один. Каждое устройство, подключенное к шине, имеет одинНезависимый адресный адрес, Всего 7 бит, хост использует этот адрес для доступа к устройству. Шины SDA и SCL необходимо соединить подтягивающими резисторами.Когда шина свободна, обе линии имеют высокий уровень. Любое устройство, подключенное к шине, будет понижать уровень сигнала шины, когда оно выдает низкий уровень, то есть SDA и SCL каждого устройства находятся в линейной связи. Когда несколько хостов используют шину одновременно, необходим арбитраж, чтобы определить, какое устройство занимает шину, в противном случае данные будут конфликтовать.

Последовательный порт во встроенной системе обычно относится к порту UART, но мы часто не знаем разницы между ним и портом, а также отношения между RS232, TTL и т. Д. Фактически, UART, COM относятся к форме физического интерфейса (аппаратного), а TTL, RS-232 относится к стандарту уровня (электрический сигнал).

UART имеет 4 контакта (VCC, GND, RX, TX), используя уровень TTL, низкий уровень — 0 (0 В), высокий уровень — 1 (3,3 В или выше).

Особенности UART: Как правило, контроллеры uart создаются вместе с процессорами во встроенных системах.Как и микросхема Freescale IMX6, существует несколько контроллеров uart.