Микросхемы с последовательной шиной

Сайт содержит тексты редких методических пособий, лабораторных и контрольных работ. Вообщем, то что трудно найти в сети но очень нужно для подготовки к экзаменам, в частности на заочной форме обучения.

Видео:Микросхемы и программаторы, Шины I2C и SPIСкачать

Представители микросхем с интерфейсом I2C

Как показывает практика, далеко не все микросхемы возможно использовать в радиолюбительском творчестве. Например, доста­точно трудно применять такие варианты, как микросхемы для теле­визионных приемников, формирователи сигналов разверток, кор­ректоры цветовых переходов, декодеры цветности, синтезаторы час­тоты для мобильных телефонов и т. д. Поэтому в рамках данной книги рассматриваются микросхемы, которые могут быть использо­ваны преимущественно в домашней аудиоаппаратуре, такой, как, например, усилители низкой частоты, усилители мощности, радио­приемники. Что-то подойдет для создания несложных и полезных устройств на основе микроконтроллера — охранные системы, сис­темы сбора информации, электронные частотомеры, фазометры, ге­нераторы. При необходимости получить информацию по другим ти­пам микросхем можно непосредственно с сайта фирмы Philips (http://www.semiconductors.philips.com). Следует отметить, что ори­гинальная документация требует перевода с английского языка, а значит, необходимо приложить некоторые усилия тем, кто англий­ский знает плохо или вообще не знает. Но при определенном навы­ке глубоких знаний не требуется и смысл большинства слов стано­вится ясным без перевода.

Итак, перейдем к рассмотрению микросхем.

Видео:15 Параллельные и последовательные интерфейсыСкачать

ЭСППЗУ с последовательным доступом

Микросхемы ЭСППЗУ (электрически стираемые постоянно про­граммируемые запоминающие устройства) с последовательным дос­тупом появились на рынке сравнительно недавно, но тем не менее они прочно вошли в арсенал разработчика. Международная аббре­виатура микросхем — EEPROM (electrically erasable PROM). Истори-

чески первыми появились, впрочем, микросхемы с параллельным доступом, когда каждый бит байта мог быть считан или записан по отдельной линии, а значит, одновременно с другими битами. Адрес хранения байта задавался также параллельным способом. То есть, к примеру, память 8-разрядных данных на 256 ячеек должна содержать 8 линий данных и 8 линий адреса данных. Достоинством памяти с параллельным доступом является достаточно малое время досту­па — данные транслируются одновременно по всем линиям. Управ­лять такой памятью тоже очень просто, достаточно выставить адрес, и данные будут считаны (записаны).

Гораздо сложнее работать с последовательной памятью. Во-пер- вых, необходимо последовательно, бит за битом, передать адрес ячейки памяти, затем точно так же передать (или считать) данные. Очевидно, скорость обмена с такой памятью в десятки раз меньше, чем с памятью параллельной. Что и сдерживало появление такого ви­да памяти. Массовый выпуск последовательных EEPROM начался после того, как в составе малогабаритной техники появились не­сложные микроконтроллеры. В основном такая техника не критична к высокой производительности вычислительных устройств, к ней от­носится бытовая и управляющая аппаратура. Еще одно важное об­стоятельство, расширяющее возможности применения последова­тельных микросхем ЭСППЗУ, — их достаточно низкая стоимость.

Следует отметить, что для доступа к данным последовательной памяти используются разные интерфейсы: I 2 C, Microwire, SPI, CBUS. Некоторые сведения относительно номенклатуры микросхем можно почерпнуть в литературе [2]. Мы коснемся только тех, которые име­ют интерфейс I2C. Обратите внимание: ЭСППЗУ с интерфейсом I2C, выпускаемые разными фирмами (SGS-Thomson microelectronics, Philips, Microchip) и имеющими одно наименование (например, 24С01), могут немного отличаться по расположению выводов, спосо­бу задания slave-адреса, особенности внутренней организации, прин­ципам защиты от записи и др. При проектировании конкретных уст­ройств рекомендуется ориентироваться не только на наименование ЭСППЗУ, но также и поинтересоваться фирмой-производителем, по­лучить оригинальную техническую документацию.

Примеры применения EEPROM с последовательным доступом рассмотрим по документации [10, 11], относящейся к микросхемам

РСА8581 (128 х 8 битов) и PCF85xx (256. 1024 х 8 битов), произво­димых Philips, а также по мануалам [12, 13], описывающим микро­схемы 24LC16B (2048 х 8 битов) и 24LC32A (4096 х 8 битов) произ­водства фирмы Microchip.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

РСА8581

Микросхема имеет два исполнения (без буквы «С» в окончании названия и с буквой), отличающихся по некоторым основным экс­плуатационным характеристикам. Основные параметры микросхе­мы:

• питающее напряжение от 4,5 до 5,5 В (РСА8581) и от 2,5 до 6,0 В (РСА8581С);

• встроенный импульсный умножитель напряжения «зарядовый насос» для обеспечения режима записи (для программирования памяти нужно напряжение 12 В, в то время как микросхемы пи­таются пониженным напряжением);

• автоматическое стирание ранее записанной информации перед записью новой (режим automatic erase/write);

• ток потребления в дежурном режиме 10 мкА;

• задание slave-адреса с помощью трех внешних выводов (АО, А1.А2);

• автоматический инкремент адреса при обращении;

• минимально гарантированное число циклов записи — 10 000;

• минимально гарантируемое время сохранения записанной ин­формации — 10 лет;

• бесконечно возможное число циклов чтения;

• рабочая температура окружающей среды от -25 до +85 °С;

• возможность использования на одной шине до 8 однотипных микросхем без дополнительных аппаратных средств переклю­чения и расширения;

Читайте также: Зимние шины ханкук 429 или нордман 7

• максимальная частота SCL сигнала — 100 кГц (режим low-speed).

Микросхема выпускается в 8-выводном корпусе типа DIP8 или S08 (с планарными выводами). Расположение выводов приведено на рис. 3.1, а их назначение — в табл. 3.1.

Видео:Последовательный интерфейсСкачать

Русские Блоги

Видео:Лекция 307. Интерфейс SPIСкачать

Разница между SPI, I2C и UART тремя протоколами последовательной шины

Концепция шины I2C (Inter-Integrated Circuit):

Связь I2C Нужно 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 времени Мастер может быть только один . Каждое устройство, подключенное к шине, имеет один Независимый 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.

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).

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.

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.

Полное название интерфейса SPI — «Serial Peripheral Interface», что означает последовательный периферийный интерфейс. Впервые он был определен компанией Motorola для процессоров серии MC68HCXX. Интерфейс SPI в основном используется между EEPROM, FLASH, часами реального времени, аналого-цифровым преобразователем, процессором цифрового сигнала и декодером цифрового сигнала.

Интерфейс SPI — это синхронная последовательная передача данных между ЦП и периферийными низкоскоростными устройствами. Под импульсом сдвига ведущего устройства данные передаются в битах, старший бит находится спереди, а положение — сзади. Это полнодуплексная связь, и скорость передачи данных общая. Он быстрее шины I2C, а скорость может достигать нескольких Мбит / с.

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.

(4) / SS — сигнал включения ведомого устройства, управляемый 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.

Интерфейс SPI на самом деле представляет собой два простых регистра сдвига во внутреннем оборудовании.Передаваемые данные составляют 8 бит.Под сигналом включения ведомого и импульсом сдвига, генерируемым ведущим устройством, он передается бит за битом, причем старший бит находится спереди, а младший бит — сзади. . Как показано на рисунке ниже, данные изменяются по заднему фронту SCLK, и в то же время в регистре сдвига сохраняется один бит данных.

Читайте также: Шины в кирове hankook

Схема внутреннего оборудования интерфейса SPI:

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

Видео:Лекция 310. Шина USB - функциональная схемаСкачать

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 вы используете универсальный порт ввода-вывода для имитации шины SPI, у вас должен быть выходной порт (SDO), входной порт (SDI), а другой порт зависит от типа реализованного устройства.Если вы хотите реализовать устройство ведущее-ведомое, вам понадобится порт ввода и вывода. , Если реализовано только ведущее устройство, порта вывода достаточно; если реализовано только ведомое устройство, требуется только порт ввода.

Шина I2C — это стандарт двустороннего, двухпроводного (SCL, SDA), последовательного интерфейса и интерфейса с несколькими ведущими устройствами.Он имеет механизм арбитража шины и очень подходит для передачи данных между устройствами на короткие расстояния и нечасто. В его системе протокола адрес устройства-получателя всегда переносится при передаче данных, поэтому может быть реализована сеть устройств.

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)

Шина UART — это асинхронный последовательный порт Следовательно, он, как правило, намного сложнее, чем структура первых двух синхронных последовательных портов. Он обычно состоит из генератора скорости передачи (генерируемая скорость передачи в 16 раз больше скорости передачи), приемника UART и передатчика UART. На оборудовании есть два провода: один для отправки, а другой для приема.

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

В-третьих, из второго пункта очевидно, что SPI и UART могут обеспечить полный дуплекс, а I2C — нет;

В-четвертых, посмотрите на мнение быдла!

Wudanyu: Количество линий I2C меньше. Я думаю, что он более мощный, чем UART и SPI, но технически более проблематичный, потому что I2C требует поддержки двунаправленного ввода-вывода и Используйте подтягивающий резистор , Я думаю, что способность к помехам слабая, обычно используется для связи между чипами на одной плате и меньше используется для междугородной связи. Реализация SPI проще. UART требует фиксированной скорости передачи данных, что означает, что интервал между двумя битами данных должен быть одинаковым. SPI не имеет значения, потому что это синхронизированный протокол.

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

Видео:Невероятные покрышки БУДУЩЕГОСкачать

Разделение и арбитраж двунаправленной последовательной шины

Видео:Микросхемы памяти FLASH - AT45DB642D-CNUСкачать

Введение в двунаправленные шины

Двунаправленные шины, такие, например, как I 2 C, SMBus и LIN, получили повсеместное распространение в современной электронике, отчасти благодаря их простоте. С помощью всего двух проводов – для передачи сигналов данных и синхронизации – они позволяют общаться друг с другом множеству устройств. Согласно спецификации шины I 2 C, к каждой линии данных и синхронизации допускается подключение до 128 устройств, что обеспечивается внешними подтягивающими резисторами и драйверами с открытыми стоками в каждом устройстве. Если не одно из устройств не передает «0», подтягивающий резистор удерживает шину в состоянии «1». Однако любое устройство может опустить шину в «0».

Ведущие устройства (задатчики) могут управлять шиной в любой момент, а ведомые должны ответить на запросы ведущего в течение определенного периода времени после приема запроса. В конфигурации с несколькими ведущими каждое устройство, выступающее задатчиком, само должно выполнять арбитраж шины. Задатчик, желающий получить контроль над шиной, должен проверить ее, выставив на шину «0». Это информирует остальных ведущих о том, что шина будет занята.

Видео:Микросхемы памяти Atmel. DataFlashСкачать

Зачем разделять двунаправленную шину?

Спецификация шины I 2 C [1] содержит пример эталонной схемы, позволяющей разделять ее на входную и выходную пары. Такая конфигурация может потребоваться по нескольким причинам. Прежде всего, разделение шины используется для оптической изоляции ведущего устройства от ведомых при повышенных требованиях к безопасности, в случае зашумленности линий передачи или при невозможности обеспечить надежное заземление (Рисунок 1). Кроме того, сигналы разделенной шины можно усиливать (Рисунок 2), а, заменив усилитель схемой преобразователя интерфейсов, можно сменить среду передачи информации. Это позволяет увеличить рабочую длину шины и улучшить ее характеристики за счет снижения емкости. По мере снижения емкости линий доминирующее влияние на постоянную времени шины начинают оказывать подтягивающие резисторы.

Читайте также: Шина r21 внешний диаметр

Для разработчиков контроллеров двунаправленных шин разделение шины может использоваться в целях отладки. Обычно отладка двунаправленных протоколов представляет собой непростую задачу, поскольку вполне вероятна ситуация, при которой работающий неправильно контроллер выставляет на шине «0» в то же время, когда другой контроллер пытается установить контроль над шиной. Это сделает идентификацию передающего устройства на шине невозможной без информации о внутренних состояниях контроллеров всех устройств. Однако контроль линий /gateB1 и /gateA2 (Рисунок 2) позволяет идентифицировать оба передающих устройства и выявлять любые одновременные обращения с использованием лишь стандартного лабораторного оборудования и обычных технологий отладки.

Наконец, возможно использование технологии разделения шины для подключения устройства, поддерживающего интерфейс I 2 C, к другому устройству, не имеющему контроллера I 2 C. В этом случае разделенная шина может быть подключена к портам вывода/вывода общего назначения другого устройства (Рисунок 3).

Опубликовано немало схем, позволяющих разделять двунаправленные шины. К сожалению, примеры решений, демонстрирующих разделение шин, требуют разработки специальных схем для каждого приложения (как следует из публикаций) или внешней управляющей логики (как показано в описании стандарта I 2 C), использующей проходные логические вентили для того, чтобы в процессе обмена не образовывались замкнутые контуры, приводящие к «защелкиванию». Условия для защелкивания, очевидным образом, существуют в схеме на Рисунке 2, где узел IOA, выставив на шине «0», через /gateB1 открывает транзистор Q1, в результате чего потенциал узла IOB опускается в «0», что, в свою очередь, открывает Q2 высоким уровнем на /gateA2, опуская вниз потенциал IOA.

Представленный в этой статье двухсторонний арбитр может разделять шину на передающую и приемную пары, и сконструирован универсальным, что позволяет использовать его в любых приложениях с разделенной шиной. Кроме того, он не требует внешней управляющей логики – управление осуществляется исключительно на основании состояния шины данных (Рисунок 4).

Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

Двухсторонний арбитраж

Изображенный на Рисунке 5 арбитр, образованный двумя перекрестными схемами разрешения из Рисунка 4, будет работать всегда, так как двунаправленные шины, по определению, поддерживают только полудуплексный обмен. В неактивном режиме линии данных подтягиваются к шине питания резисторами R1 и R2, вследствие чего выходы OUT1 и OUT2 находятся в состоянии «0». В этих условиях оба N-канальных MOSFET выключены. Когда микросхема IC1 выставляет на линии данных «0», на выходе OUT1 устанавливается уровень «1», открывающий транзистор Q2 и опускающий вниз потенциал шины данных микросхемы IC2. Одновременно сигнал OUT1 поступает на вход вентиля «ИЛИ-НЕ» U2, разрывая петлю обратной связи между OUT2 и Q1. Этот разрыв исключает возможность защелкивания, делая ненужной какую-либо другую управляющую логику, поскольку схема, первой претендующая на линию данных, выигрывает гонку и блокирует остальную схему через вентиль «ИЛИ-НЕ».

Универсальный характер схемы позволяет использовать ее для двухстороннего арбитража в любых приложениях с разделенной шиной. На Рисунке 6 приведен пример разделения шины в целях усиления сигналов. Эту схему легко расширить на случаи преобразования среды передачи и изоляции шины, заменив усилители, соответственно, преобразователями интерфейсов или оптоизоляторами. Для отладки шинных контроллеров можно отслеживать состояние линий между усилителями, что поможет идентифицировать неисправности контроллеров шины. На Рисунке 7 показано включение двухстороннего арбитра между шиной I 2 C и портом ввода/вывода общего назначения.

Видео:Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать

Заключение

Есть ряд причин, по которым возникает необходимость разделения двунаправленной шины на приемные и передающие пары. От увеличения пропускной способности и длины линии передачи до возможности отладки – многие разработчики оценят эти преимущества разделения шины и сочтут их полезным в тот или иной момент своей деятельности.

Двухсторонний арбитраж – это метод арбитража, применимый к большинству приложений с разделенной шиной. Опираясь на специфику обмена по двунаправленной шине, он не требует внешних компонентов и достаточно универсален, чтобы, не внося ненужных усложнений, использоваться во многих приложениях.

Видео:Последовательные логические устройства. Триггеры (RS, D, JK, T). Принцип работы, типовые схемы.Скачать

Ссылки

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

📺 Видео

Прозвонка цифровой микросхемы на обрыв по минусовой шине питания .Скачать

Передача данных - шина SPIСкачать

Контроллер универсальной последовательной шины USBСкачать

лекция 403 CAN шина- введениеСкачать

2020весна ЦУиМП Параллельная шинаСкачать

Лекция "Интерфейсы (часть I). RS-232/422/485. SPI"Скачать

лекция 312. Шина USB - декодер сигналаСкачать

Азбука электронщика - детский конструктор "Практическая электроника" - экспериментыСкачать