a soros busz hatékonyabb lehet, mint a hagyományos párhuzamos busz. De vannak kihívások a Soros adatáramlás ábrázolásában és értelmezésében az óra időzítésével összefüggésben. Ezeket a nehézségeket a fejlett oszcilloszkópok, például a Tektronix Series 3000 eszközök többcsatornás képességeinek felhasználásával lehet megoldani.
a soros adatok és órajelek megértésének és értelmezésének kulcsa az egyes adatbuszok belső működésének megértésében rejlik. Különösen vegye figyelembe a Soros perifériás interfész (SPI) buszt. Ez hasonlít az I2C buszra, de jelentős különbségek vannak. Mindkettő a master/slave architektúrák köré szerveződik. De a mester és a rabszolgák közötti kábelezés gyökeresen más.
az SPI általában egyetlen mester eszközzel és több rabszolgával működik, bár csak egy rabszolga lehetséges. A vonalak a következők:
• Master-out, slave-in (MOSI). Ez az a vonal, amely a mester által továbbított adatokat továbbítja az aktív rabszolgának. A vonal minden rabszolgához fut, de azok, akik nem aktívak, figyelmen kívül hagyják.
az SPI buszt néha háromvezetékes sémának, vagy négyvezetékes sémának nevezik, ha egyetlen slave-nek számít egy SS-vonalat. Mondanom sem kell, hogy ezek a vezetékek valójában kétvezetékes áramkör, ezért földelő visszatérő vezetékre van szükség, de ezt a numerikus nómenklatúra nem veszi figyelembe. Egyetlen földelt vezető elegendő az összes áramkör befejezéséhez.
a Tektronix MDO Demo 1 kártya számos kimenetet biztosít, beleértve az I2C és SPI busz órajelét és adatjeleit. A Tektronix MDO4000 sorozatú oszcilloszkópokkal együtt tervezték, de jól működik az MDO3000 sorozatú műszerekkel is.
a Tektronix MDO Demo 1 kártya egy szokatlan T-típusú USB kábelen keresztül kap energiát, amelynek egyik végén kettős a típusú USB csatlakozó található. Behelyezik a két oszcilloszkóp USB nyílásba. Az indoklás az, hogy a demo Board 1 teljesítményigénye olyan, hogy ha szabványos USB-kábelt kellene használni, az egyetlen USB-kimenetet túlterhelne az oszcilloszkópnál.
egy piros és két zöld LED jelzi az oszcilloszkópból származó energia vételét, és azt, hogy a tábla készen áll az indulásra. A táblán számos kimeneti terminál található. Ezek alkalmasak a szonda csatlakoztatására a szonda horoghegyek és a föld visszatérő ólom aligátor klipek segítségével.
az SPI buszjelek megjelenítéséhez a TPP 1000 10:1 szondák az egy, kettő és három analóg csatorna bemenetekhez csatlakoznak. Minden földelő visszatérő vezeték csatlakozik a tábla egyik földelő csatlakozójához, és a három szondacsúcs az SPI óra, a MISO és a MOSI jelcsatlakozókra van akasztva. Mint mindig, először a földelő visszatérő vezetékeket kell csatlakoztatni, a szonda hegyei előtt.
használhatunk egy negyedik oszcilloszkóp csatornát a slave-select jel megjelenítéséhez. De mivel ez a jel csak logikai-magas vagy logikai-alacsony feszültség, az SPI busz mindkét végén ellenőrizhető egy szabványos nagy impedanciájú multiméterrel vagy logikai szondával.
ezután az oszcilloszkóp megjeleníti az SPI adatokat és az órajeleket. A Channel One, A Channel Two és a Channel Three skála gombok, majd az Autoset használatával az impulzusok nagyíthatók az olvashatóság érdekében, és az akvizíció leállítható a kijelző stabilabbá tétele érdekében. A Wave Inspector gombok használhatók a nyomok pásztázására és nagyítására, hogy közelebbről megnézhessék. Ezután egyszerű összehasonlítani az óra és az adatfolyamok pontjait, hogy megállapítsuk a logikai állapotot (magas vagy alacsony) az idő bármely pontján. A függőleges kurzor, amelyet az a többcélú gomb elforgatásával mozgatnak, hasznos látni, hogy ezek a nyomok hogyan állnak össze az idő függvényében.
láttuk, hogyan lehet az SPI soros busz adatait és az órajeleket oszcilloszkóp segítségével megjeleníteni. A szondák egy működő (vagy nem működő) elektronikus berendezés hasonló termináljaihoz csatlakoztathatók. (Ügyeljen arra, hogy fordítsa vissza az akvizíciót a futtatáshoz.)
az I2C-vel ellentétben nincs egyetlen szabvány az SPI – re. Az 1980-as években a Motorola fejlesztette ki a 68000 sorozatú mikrovezérlő számára. Az SPI inkább de facto, mint hivatalos szabvány, és mint ilyen, szerves marad, és változhat.
más gyártók bevezették az SPI-t variációkkal. Tehát a tervezés végrehajtása során az adatlapokat meg kell vizsgálni. Például néhány slave eszköznek szüksége van egy leeső élre az SS jelben a kommunikáció megkezdéséhez. Ha több szolgatípus van, akkor a master különböző kezdeményező jeleire van szükség. Az I2C-hez hasonlóan az SPI egy rövid távú soros busz. Alacsony energiaigénye miatt gyakran használják mobiltelefonokban, személyi digitális asszisztensekben és hasonló mobileszközökben a CPU, a kijelző, a billentyűzet és az integrált áramkörök közötti interakció megvalósítására.
a variációk közé tartozik a MISO vonal kihagyása, amikor a szolga és a mester közötti kommunikáció nem szükséges. Ezenkívül az SS vonalra nincs szükség, ha csak egy slave van, és a slave-select pin földelt, így mindig aktív.
bár igaz, hogy az SPI egy szinkron soros interfész (SSI), radikálisan különbözik az SSI protokolltól, amelyet differenciális jelzés és egyetlen szimplex kommunikációs csatorna jellemez.
minden órajel alatt teljes duplex átvitel van, mind MOSI, mind MISO. Egy bitet küldünk mindkét irányba a két külön vonalon. A szokásos eljárás két shift regisztert alkalmaz, egyet a masterben, egyet a slave-ben. A Duplex átvitel elegendő számú óracikluson keresztül folytatódik az átvitel befejezéséhez. Ily módon a mester és a szolga megszerzi a regisztereket a két vonalon keresztül továbbított módon. Ha több adat marad, a váltási regiszterek újratöltődnek, és az átvitel újra megkezdődik.
ez a folyamat annyi óracikluson keresztül folytatódik, amennyire szükséges, majd a master lehetővé teszi, hogy a select jel a logic high-ra menjen, és törölje a slave kiválasztását. Az átvitel gyakran 8 bites, de vannak olyan változatok, mint például a 12 bites sok DAC és ADC esetében, és a 16 bites az érintőképernyős vezérlők esetében.
a hardveres és de facto protokollbeli különbségek miatt az SPI busznak számos előnye és hátránya van az I2C és más busztípusok tekintetében. Az előnyök közé tartozik a teljes duplex képesség pusztán egy másik sor hozzáadásával. Ezenkívül jó jelintegritás, nagy sebességű átvitel és több potenciális adatátvitel az I2C-hez képest. az üzenet tartalma korlátlan, és nem korlátozódik a 8 bites adategységekre. Általában a teljesítményigény kisebb, mint az I2C-ben, mert a felhúzó ellenállások feleslegesek. Az SPI azért is megbízható, mert nincs szüksége választottbírósági eljárásra, és nincs szükség egyedi slave címekre. Mivel a slave eszköz korlátozásain kívül nincs maximális órajel-sebesség, fennáll a nagy sebességű működés lehetősége.
mint minden technológiában, vannak hátrányai néhány más protokoll tekintetében. Mivel nincs Rabszolga nyugtázás, rabszolga vagy kábelezés meghibásodása esetén a mester, nem tudva, hogy valami nincs rendben, hallgatóság nélküli ürességbe beszélhet. Az egyetlen formalizált szabvány hiánya a megfelelőség érvényesítését is kivitelezhetetlenné teheti. Ezenkívül számos szabályozatlan SI variáció megléte problematikussá teheti a hardver beszerzését.
az úton elképzelhető, hogy az SPI nagyobb fokú kodifikációt láthat. Ez a fejlesztés további SPI-fejlesztéseket jelent, amelyek csökkenthetik a most fennálló zavart. Ez azt jelenti, hogy a jelenleg megvalósítottak szerint az SPI meglehetősen felhasználóbarát, különösen a kis teljesítmény követelménye szempontjából.