SPI hoặc I2C: sử dụng cho xe buýt dài

Tôi đang dự tính một dự án sẽ yêu cầu một số AVR nói chuyện với nhau qua xe buýt. Họ sẽ cách nhau tối đa 6 feet.

Có vẻ như cả I2C và SPI đều có thể cho phép một loạt các micrô giao tiếp qua xe buýt, nhưng tôi chưa thấy bất cứ điều gì nói về việc đó sẽ kéo dài bao lâu. Có ai đã thử kết nối các giao thức này trong khoảng cách vài feet chưa?

Như những người khác đã nói, SPI và I2C có thể được sử dụng trên một khoảng cách dài miễn là các điện trở kéo lên, tần số xung nhịp, v.v.

Các lựa chọn thay thế chính (sẽ cho khả năng chống ồn tốt hơn) là RS485 và CAN . Cả hai đều sử dụng các dòng vi sai để giảm thiểu các vấn đề nhiễu và phù hợp hơn với thời lượng truyền dữ liệu này so với I2C hoặc SPI. Tuy nhiên, tôi không nghĩ rằng nhiều (bất kỳ?) AVR đi kèm với các thiết bị ngoại vi CAN tích hợp, giúp CAN sử dụng dễ dàng hơn nhiều.

Tôi sẽ nói rằng điều quan trọng nhất cần xem xét khi chọn xe buýt là đảm bảo rằng giao thức bạn sử dụng để liên lạc giữa các thiết bị bao gồm CRC hoặc tương đương để bạn có thể xác định liệu tin nhắn đã được nhận chính xác chưa (CÓ THỂ là một phần của cái túi). Xem xét điều này, cũng rất hữu ích khi có phản hồi loại ACK / NACK như một phần của giao thức để thông điệp bị hỏng có thể được truyền lại.

Một số bàn chân không nên có vấn đề, chỉ cần sử dụng dây xoắn nếu bạn có thể. SPI dễ đệm hơn (nếu bạn cần) so với I2C vì các tín hiệu SPI đều là đơn hướng, trong khi tín hiệu của I2C nằm trên các đường chia sẻ.

các bộ vi điều khiển AVR có thể xử lý các chế độ nô lệ I2C và SPI cũng như các chế độ chủ không? (bạn cần cả hai)

Đối với I2C trên một khoảng cách xa, bạn có thể muốn tìm hiểu một số giải pháp "lặp lại bus I2C". Hãy nhớ rằng bất kỳ khoảng cách tối đa nào bạn có thể tìm thấy cho giao tiếp I2C hoặc SPI chủ yếu đề cập đến tổng khoảng cách xe buýt chứ không phải khoảng cách giữa hai nút trong xe buýt.

Bạn có thể muốn xem xét RS485 cho các loại vấn đề này. Đó là một giao thức bus nối tiếp giao tiếp qua các dòng vi sai, vì vậy khi sử dụng dây xoắn, khả năng nhiễu sẽ được giảm thiểu. Khoảng cách rất dài có thể đạt được theo cách này. Nhược điểm là bạn sẽ cần thêm một IC mã hóa RS485 (như MAX485, không đắt lắm) trong mạch của bạn.

Một lợi thế chưa được đề cập của SPI so với I2C là tất cả các dây SPI đều đơn hướng và luôn được điều khiển cao hoặc thấp. Điều này cho phép giao tiếp nhanh hơn nhiều so với I2C, giảm tính nhạy cảm với tiếng ồn và cho phép các cổng đơn giản được sử dụng làm bộ lặp. Một tùy chọn hữu ích khác là giao tiếp không đồng bộ đơn giản (mỗi dây một hướng). Nhược điểm duy nhất tôi có thể thấy đối với giao tiếp không đồng bộ là nó thường yêu cầu cả hai bên phải "tỉnh táo", với đồng hồ ổn định, để trao đổi dữ liệu.

Đối với một dự án của riêng tôi, tôi đã sử dụng giao thức SPI được sửa đổi một chút 3 dây và đã tìm thấy kết quả khả quan. Tôi gửi dữ liệu bitmap hiển thị (trong đó thỉnh thoảng hỏng dữ liệu sẽ không phải là vấn đề lớn) ở tốc độ 10mbps và dữ liệu khác ở tốc độ 2,5mbps mà không gặp khó khăn.

Mặc dù cả I2C và SPI đều được thiết kế cho các chuyến đi ngắn (một vài inch), cả hai đều có thể được sử dụng trên các chuyến đi dài hơn với cáp thích hợp và chú ý đến điện dung của xe buýt nói chung.

Mặc dù tôi có ít kinh nghiệm với SPI, I2C không quá khó khăn khi bạn luôn cần tính toán kích thước phù hợp cho điện trở kéo lên của mình. Ngoài ra, có bộ đệm I2C chuyên dụng và rẻ tiền khá dễ sử dụng. Tuy nhiên, bạn vẫn sẽ phải sử dụng điện trở kéo lên có kích thước phù hợp cho mạng của mình.

Tôi đã sử dụng I2C để kết nối mạng giữa hai AVR ở khoảng cách 8 feet, chỉ sử dụng điện trở kéo lên và cáp xoắn chất lượng cao, được bảo vệ tốt.

Như nhiều người đã đề xuất, I2C và SPI được sử dụng tốt nhất cho khoảng cách ngắn. Mặc dù có thể triển khai một giải pháp với các giao diện này, nhưng tôi thực sự khuyên bạn nên tìm một giải pháp khác, "chuẩn hơn" (ví dụ: Ethernet, RS485, CAN, v.v.). - Đặc biệt nếu bạn dự định sử dụng dây cáp để đạt khoảng cách 6ft giữa các bộ vi điều khiển.

Chỉ là một FYI, giao diện giữa điều khiển từ xa Nintendo Wii không dây và người bạn đồng hành Nunchuck của nó sử dụng I2C qua cáp dài khoảng 3 feet. Ngoài ra còn có cáp mở rộng 3 feet kéo dài tổng chiều dài lên khoảng 6 feet. Không hoàn toàn giống với thiết lập của bạn (chỉ có hai thiết bị được kết nối với nhau), nhưng đó là một ví dụ về I2C qua cáp trong một sản phẩm tiêu dùng được sử dụng rộng rãi.

Tôi đã làm việc trong một dự án liên quan đến khoảng 80 nút dựa trên AVR trong mạng sao giao tiếp qua I2C. Đó là một mớ hỗn độn và cuối cùng không hoạt động. Nhận cập nhật cho tất cả các nút mất vài giây và một kết nối bị lỗi sẽ phá hủy toàn bộ mạng. Lần cuối tôi nói chuyện với anh chàng đã tạo ra các nút, anh ta nói rằng anh ta đã ngừng sử dụng I2C cho các dự án như thế này. Thật không may, tôi không biết tại sao cụ thể I2C không đầy đủ ở đây.

Nó sẽ dễ dàng với khoảng cách ngắn. Những gì bạn có thể làm là tìm ra những khoảng cách đó và hệ thống cáp của bạn có ý nghĩa gì về điện dung và trở kháng đường dây và xem loại tần số nào (thời gian tăng / giảm) bạn có thể vượt qua chúng. Ngoài một số điểm nhất định, tốt nhất nên coi chúng là đường truyền. Nếu nó trông tệ, bạn thực sự có thể chuyển sang một số dòng nối tiếp khác như EIA-232 hoặc 422. Điều đó có thể có nghĩa là một con chip phụ ở cả hai đầu nhưng sẽ kéo dài ra xa. Nếu bạn thực sự cần phải đi nhanh và xa, bạn sẽ cần một cái gì đó nhiều hơn (ethernet, đừng bỏ qua radio hoặc laser :).

Nếu bạn có thể kiểm soát tốc độ đồng hồ và bạn không cần truyền dữ liệu tốc độ cao, bạn nên cố gắng làm chậm đồng hồ. Điều này sẽ làm cho nó ít bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn.