sériová sběrnice může být účinnější než tradiční paralelní sběrnice. Existují však problémy s reprezentací a smyslem toku sériových dat v kontextu načasování hodin. Tyto obtíže lze vyřešit pomocí vícekanálových schopností pokročilých osciloskopů, jako jsou přístroje řady Tektronix 3000.
klíč k pochopení a interpretaci sériová data a hodiny proudy spočívá v pochopení vnitřního fungování každého jednotlivého typu datové sběrnice. Konkrétně zvažte sběrnici Serial Peripheral Interface (SPI). Připomíná sběrnici I2C, ale existují významné rozdíly. Oba jsou uspořádány kolem architektur master / slave. Ale zapojení mezi Pánem a otroky je radikálně odlišné.
SPI obvykle pracuje s jedním hlavním zařízením a počtem otroků, i když je možné co nejméně jednoho otroka. Řádky jsou následující:
• sériová hodinová linka běží od master ke každému slave. Hodiny existují v master a čtvercový vlnový hodinový signál je přenášen na otroka, který je aktivní. Frekvence hodin je zvolena uživatelem, ale nemůže být rychlejší, než je povoleno pro nejpomalejší slave zařízení. Při nastavení systému by tedy měly být konzultovány jednotlivé listy slave.
* Master-out, slave-in (MOSI)• Toto je řádek, který přenáší data přenášená velitelem na cokoli, co je slave aktivní. Linka běží na všechny otroky, ale ti, kteří nejsou aktivní, ji ignorují.
• Master-in, slave-out (MISO). Tento řádek přenáší data z aktivního slave do master. Protože MOSI a MISO jsou samostatné řádky, mohou být data přenášena v obou směrech současně, na úkor ani jednoho.
• Slave select (SS). Ke každému slave je spuštěn samostatný řádek. Normálně, když se systém zapne, je na kolíku SS každého podřízeného zařízení přítomno logické vysoké napětí z master. Chcete-li aktivovat slave, master přepne napětí na této lince SS na logic low. Tato metoda výběru slave je namísto adresovacího konceptu implementovaného v sběrnici I2C.
sběrnice SPI se někdy nazývá třívodičové schéma nebo čtyřvodičové schéma, pokud počítáte linku SS pro jednoho slave. Netřeba dodávat, že každý z těchto vodičů je ve skutečnosti dvouvodičový obvod, takže je vyžadováno zemní zpětné vedení, ale v číselné nomenklatuře se to nebere v úvahu. Jediný uzemněný vodič postačí k dokončení všech těchto obvodů.
deska Tektronix MDO Demo 1 poskytuje řadu výstupů včetně hodin a datových signálů sběrnice I2C a SPI. Je určen pro osciloskopy řady Tektronix MDO4000, ale také dobře funguje s nástroji řady MDO3000.
deska Tektronix MDO Demo 1 přijímá energii pomocí neobvyklého kabelu USB typu T, který má na jednom konci duální konektory USB typu a. Vkládají se do dvou USB slotů osciloskopu. Důvodem je, že požadavky na napájení Demo Board 1 jsou takové, že pokud je standardní kabel USB měly být použity, to by přetížení jeden USB výstup na osciloskopu.
jedna červená a dvě zelené LED indikují příjem energie z osciloskopu a že deska je připravena k provozu. Na desce je mnoho výstupních terminálů. Jsou vhodné pro připojení sondy pomocí špiček háčku sondy a sponek aligátorů s vratným vodičem.
pro zobrazení signálů sběrnice SPI se sondy TPP 1000 10:1 zapojují do analogových kanálových vstupů jeden, dva a tři. Všechny země vrátit vede se připojit k jedné desky je pozemní terminály, a tři sondy tipy jsou závislý na SPI hodiny, MISO a MOSI signál svorky. Jako vždy by měly být nejprve připojeny zemní vratné vodiče před špičkami sondy.
jeden by mohl použít čtvrtý osciloskop kanál pro zobrazení slave-select signál. Ale protože tento signál je jen logicky vysoké nebo logicky nízké napětí, lze jej ověřit na obou koncích sběrnice SPI pomocí standardního multimetru s vysokou impedancí nebo logické sondy.
osciloskop pak zobrazí data SPI a hodinové signály. Pomocí Kanálu, Kanál Dva a třetí Kanál měřítku tlačítka následuje Autoset, pulsy může být rozšířen pro čitelnost, a akvizice může být zastaven, aby se zobrazí více stabilní. Knoflíky Wave Inspector lze použít k posouvání a přiblížení stop pro bližší pohled. Pak je jednoduché porovnat body na hodinách a datových tocích a zjistit logický stav (vysoký nebo nízký) v kterémkoli okamžiku. Vertikální kurzor, přesunut otočením víceúčelového knoflíku a, je užitečné vidět, jak se tyto stopy seřadí s ohledem na čas.
viděli jsme, jak lze pomocí osciloskopu vizualizovat data a hodinové signály sériové sběrnice SPI. Sondy mohou být připojeny k podobným svorkám ve funkčním (nebo nefunkčním) elektronickém zařízení. (Ujistěte se, že jste akvizici znovu spustili.)
na rozdíl od I2C neexistuje jediný standard pro SPI. V 80. letech byl vyvinut společností Motorola pro použití mikrokontrolérem řady 68000. SPI je de facto spíše než oficiální standard, a jako takový zůstává organický a podléhá změnám.
jiní výrobci zavedli SPI s variacemi. Při provádění návrhu je tedy nutné konzultovat Datové listy. Například některá slave zařízení vyžadují klesající hranu signálu SS k zahájení komunikace. Pokud existuje více typů slave, jsou vyžadovány různé iniciační Signály od master. Stejně jako I2C je SPI sériová sběrnice na krátké vzdálenosti. Díky své nízké požadavky na napájení, to je často používán v mobilní telefony, osobní digitální asistenti a podobné mobilní zařízení k realizaci interakce mezi CPU, displej, klávesnice a integrované obvody.
variace zahrnují vynechání Miso linky, když je komunikace od slave k master zbytečná. Linka SS také není potřeba, pokud existuje pouze jeden slave, a kolík slave-select je uzemněn, takže je vždy aktivní.
i Když je pravda, že SPI je synchronní sériové rozhraní (SSI), se liší radikálně od SSI protokolem, který je charakterizován tím, diferenciální signalizace a jeden simplexní komunikační kanál.
během každého hodinového signálu dochází k plně duplexnímu přenosu, a to jak MOSI, tak MISO. Jeden bit je odeslán v každém směru na dvou samostatných řádcích. Obvyklý postup používá dva posuvné registry, jeden v master a jeden v slave. Duplexní přenos pokračuje dostatečným počtem hodinových cyklů k dokončení přenosu. Tímto způsobem master a slave získávají registry, jak jsou přenášeny přes dva řádky. Pokud zůstane více dat, posunové Registry se znovu načtou a přenos začne znovu.
Tento proces pokračuje jako přes mnoho hodinových cyklů podle potřeby, načež mistr umožňuje vybrat signál jít do logiky vysoký, zrušením slave. Přenosy jsou často 8bitové,ale existují varianty jako 12bitové pro mnoho DAC a ADC a 16bitové pro dotykové ovladače.
vzhledem k hardwarovým a faktickým rozdílům v protokolech má sběrnice SPI spektrum výhod a nevýhod vzhledem k I2C a dalším typům sběrnice. Mezi výhody patří plně duplexní schopnost pouhým přidáním dalšího řádku. Kromě toho existuje dobrá integrita signálu, vysokorychlostní přenos a větší potenciální přenos dat ve srovnání s I2C. obsah zprávy je také neomezený a není omezen na 8bitové datové jednotky. Obecně je požadavek na napájení menší než u I2C, protože pull-up rezistory jsou zbytečné. SPI je také spolehlivý, protože nepotřebuje arbitráž a není potřeba jedinečných slave adres. Protože neexistuje žádná maximální rychlost hodin kromě omezení slave zařízení, existuje potenciál pro vysokorychlostní provoz.
stejně jako v jakékoli technologii existují nevýhody s ohledem na některé jiné protokoly. Protože neexistuje žádné potvrzení otroka, v případě selhání slave nebo kabeláže, mistr, nevědomý, že něco není v pořádku, mohl mluvit do prázdna bez posluchače. Taky, nedostatek jediného formalizovaného standardu může učinit ověření shody nepraktickým. Také existence mnoha neregulovaných variací SI může způsobit, že pořízení hardwaru bude problematické.
po silnici je možné, že SPI vidí větší stupeň kodifikace. Tento vývoj bude znamenat další vylepšení SPI, která by mohla snížit zmatek, který nyní existuje. Bylo řečeno, jak je v současné době implementováno, SPI je docela uživatelsky přívětivý, zejména ve svém požadavku na malý výkon.