3.9.2.3 Достоинства шины spi

1. Скорость передачи выше, чем у I²C, SMBus. Предельная простота протокола передачи на физическом уровне обуславливает высокую надежность и быстродействие передачи. Предельное быстродействие шины SPI измеряется десятками мегагерц и, поэтому, она идеальна для потоковой передачи больших объемов данных и широко используется в высокоскоростных ЦАП/АЦП, драйверах светодиодных дисплеев и микросхемах памяти.

2. Протяженность SPI сравнима с интерфейсами RS-232, RS-485, CAN.

3. Полнодуплексный обмен.

4. Протокол передачи битовый, а значит, гибкий для реализации и назначения:

Не ограничен передачей 8-битовых слов (можно и 12-битовые, и 16-

битовые).

Можно выбирать размер, содержимое и назначение пакетов передачи, т.е. определяется прикладной задачей, а не ограничивается стандартом (в отличие от I²C).

5. Очень простая аппаратная реализация интерфейса:

Пониженное энергопотребление по сравнению с I²C (никаких pullup-

регистров).

Никаких механизмов арбитража (разрешения конфликтных ситуаций)

и соответствующих им состояний отказа.

Ведомые устройства используют сигналы тактирования ведущего и не нуждаются в точных источниках тактирования.

Ведомый не нуждается в уникальном адресе по сравнению с I²C.

Все линии шины SPI являются однонаправленными, что существенно упрощает решение задачи преобразования уровней и гальванической изоляции микросхем.

3.9.2.4 Недостатки шины spi

1. Больше линий, чем в I²C.

2. Нет адресации в протоколе обмена, для каждого нового ведомого устройства требуется отдельная сигнальная линия выбора (SS).

3. Никакой аппаратной реализации подтверждения наличия ведомого устройства, т.е. ведущий может «разговаривать» с пустотой и не знать об этом.

4. Может быть только один мастер (нет режима мультимастера, в отличие от I²C).

_{5. Никакой аппаратной поддержки управления потоком данных.}

_{6. Как такового стандарта не существует, например, как у I}²_{C. Протокол}

_I²_{C является более стандартизованным, поэтому, пользователь I}²_C-

166

микросхем более защищен от проблем несовместимости выбранных компонентов.

3.10.3Интерфейс i2c

В бытовой технике, телекоммуникационном оборудовании и промышленной электронике часто встречаются похожие решения в, казалось бы, никак не связанных изделиях. Например, практически каждая система включает в себя:

Некоторый «умный» узел управления, обычно однокристальная микроЭВМ;

_{Узлы общего назначения, такие как буферы ЖКИ, порты ввода-вывода,}

_{RAM, E}²_{PROM или преобразователи данных.}

Специфические узлы, такие как схемы цифровой настройки и обработки сигнала для радио- и видеосистем, или генераторы тонального набора для телефонии.

Для того чтобы использовать эти общие решения с выгодой для конструкторов и производителей (технологов), а также увеличить эффективность аппаратуры и упростить схемотехнические решения, компания Philips в 1980 году разработала простую двунаправленную двухпроводную шину для эффективного «межмикросхемного» (inter-IC) управления. Шина так и называется – Inter-Integrated Circuit, или IIC (I²C) шина. В настоящее время ассортимент продукции Philips включает более 150 КМОП и биполярных I²C- совместимых устройств, функционально предназначенных для работы во всех трех вышеперечисленных категориях электронного оборудования. Все I²C- совместимые устройства имеют встроенный интерфейс, который позволяет им связываться друг с другом по шине I²C. Это конструкторское решение разрешает множество проблем сопряжения различных устройств, которые обычно возникают при разработке цифровых систем [12, 13, 19, 23, 24, 46, 55,

56, 81].

Основной режим работы шины I²C – 100 Кбит/с; 10 Кбит/с в режиме работы с пониженной скоростью. Заметим, что стандарт допускает тактирование с частотой вплоть до нулевой. Для адресации I²C-устройств используется 7 бит.

После пересмотра стандарта в 1992 году становится возможным подключение ещѐ большего количества устройств на одну шину (за счѐт возможности 10-битной адресации), а также большую скорость до 400 кбит/с в скоростном режиме. Соответственно, доступное количество свободных узлов выросло до 1008. Максимально допустимое количество микросхем, подсоединенных к одной шине, ограничивается максимальной емкостью шины в 400 пФ.

Версия стандарта 2.0, выпущенная в 1998 году представила высокоскоростной режим работы со скоростью до 3.4 Мбит/с с пониженным

182

энергопотреблением. Последняя версия 2.1 2000 года включила лишь незначительные доработки.

1 октября 2006 года были отменены лицензионные отчисления за использование протокола I²C. Однако отчисления сохраняются для выделения эксклюзивного подчинѐнного адреса на шине I²C.

Список возможных применений I²C:

Доступ к модулям памяти (RAM, E2PROM, FLASH и др.). Доступ к низкоскоростным ЦАП/АЦП.

_{Работа с часами реального времени (RTC).}

Регулировка контрастности, насыщенности и цветового баланса мониторов.

Управление интеллектуальными звукоизлучателями (динамиками).

Управление ЖКИ, в том числе в мобильных телефонах.

Чтение информации с датчиков мониторинга и диагностики оборудования, например, термостат центрального процессора или датчик скорости вращения вентилятора охлаждения процессора.

Информационный обмен между микроконтроллерами.