Форум РадиоКот

Доброго времени суток.

Есть идея, пока абстрактно, подключения некого устройства расположенного далеко (сотни метров) от контроллера по SPI. Обычный SPI - три сигнала и "земля". Схемное исполнение пока не рассматривается.
Задача в том, чтобы рассчитать максимально допустимую скорость тактирования (пока теоретически, оценочно).
Упрощённо картина представляет вот такой.

Естественно, в линии связи получается задержка на распространение сигнала (Тз). Задержка одинаковая в обе стороны.
Таким образом, если установка (на mosi) и выборка (на miso) данных у МК происходить по нарастающему фронту тактового сигнала (clk), то этот фронт должен дойти до устройства и данные выставленные устройством по этому фронту должны дойти до МК. Таким образом, как я это вижу, получается что время между двумя последовательными нарастающими фронтами (период тактового сигнала) должно быть больше чем 2*Тз.
В случае же работы SPI в режиме 3 (по даташиту на ATmega48/88/168, рис. 18-4), время 2*Тз будет соответствовать половине периода тактового сигнала. Т.е. период должен быть больше 4*Тз.

Если кто увидел ошибку в моих рассуждениях - излагайте ваши комментарии и соображения.

Обязательно ли SPI на такие длины? Может, лучше RS485?

а если ВЧ заполнение, то может и потянуть, хотя лучше 485, да.

на сотнях метров уже скажется емкость проводов.. наводки и прочие нехорошие вещи.
поэтому при разговоре о скорости , нужно приводить реальные условия работы схемы.

Написал же

Kavka писал(а):Схемное исполнение пока не рассматривается.

Использование дифференциальных приёмо-передатчиков вполне возможно, но сейчас не об этом речь. А о том, что есть задержка в канале передачи данных, в которую входит всё - задержка в электронных компонентах, преодоление ёмкости проводов, задержка распространения (скорость света) и всё что не назвал. И исходя из этой задержки надо прикинуть максимальную частоту тактирования при которой SPI будет работать как положено.

то что есть задержки ничего страшного, главное чтобы линия успевала реагировать на ваши сигналы. объясняю: вы отправляете в момент t=0; дойдет до устройства в момент t=x; но ведь это не значит, что вам нужно ждать, пока пройдет этот момент "x", чтобы еще что-то отправить. шлите без ожидания, до устройства придет с задержкой и всего-то. от этого вы скорость не теряете.
теперь по поводу "реакции" линии на ваши сигналы: она напрямую зависит от емкости линии связи, чем больше емкость - тем больше время нарастания/спада сигнала (длина фронта). (обычно они равны друг другу). Именно это может хоть как то ограничивать пропускную способность.
Пример: если скорость нарастания/спада t=2мкс, в сумме T=4мкс, то корректно вы сможете передать по этой линии сигналы с частотой не более f=1/T=250кГц. В теории. В практике я бы конечно обезопасил себя, еще больше ограничив скорость)


П.С. По поводу помех правильно заметили. В зависимости от фонового электро-магнитного шума может меняться и корректность распознавания данных приемником. Многие проблемы решаются все тем же родным rs485 с витой парой, о котором уже упоминали.

Да опять вы о проводах, помехах и т.д. Отвлекитесь от железа! Пока речь о теории.
Вы не учитываете, что SPI синхронный и, скажем так, фиксация входящего бита осуществляется относительно тактового сигнала на стороне главного устройства. Не забывайте ещё, что передача и приём идут одновременно! Т.е. данные от подчинённого должны уже устоятся к моменту фиксации.
Вот, например, для "mode 3" (см. картинку) установка данных происходит по ниспадающему фронту, а фиксация по нарастающему. Таким образом за половину периода тактового сигнала фронт сигнала от главного должен дойти до подчинённого, тот, по фронту, должен выставить свой уровень на miso и этот уровень должен дойти (вернуться) до главного и устоятся.
Если действовать как предложили вы, то если сигнал от подчинённого не будет успевать возвращаться к главному за половину периода, то принимаемые данные будут сдвинуты на 1 или более бит, в зависимости от задержки в линии и частоты. Причём часть бит может быть потеряна.

забыл про синхронность SPI, тактовые импульсы подает мастер, а данные выдает слейв.
в теории: период тактовых импульсов должен быть как минимум вдвое больше величины задержки. все!)

Судя по отсутствию дельной критики, направление выбрано правильное
Если не привязываться к конкретному режиму SPI, то под итожить можно, думаю, так. (Речь о сигналах со стороны главного SPI устройства.)
Если время между фронтом на котором выставляются данные и фронтом на котором происходит фиксация данных обозначить за T. А время задержки в линии передачи обозначить как Td. То должно быть T > 2*Td.

По поводу проводов, помех, RS-485/422 и т.д.
Нарыл вот такую картинку (прицеплена к сообщению).
Там, к стати, решается вопрос скорости за счёт небольшой избыточности.

Честно, не понимаю я этой упертости в SPI. Он в общем-то для внутриблочной преимущественно передачи. Старая добрая токовая петля или RS485 решают эту задачу на раз. И "скорость света" тут, как я понимаю, для юмора обозначена - основное ограничение на скорость передачи накладывает емкость линии связи.

Ну, например, есть устройство с интерфейсом SPI и его надо подключить по линии диной 1000 метров. Вот и встаёт задача как "протолкнуть" SPI на такое расстояние. А если при этом надо ещё и задержки минимизировать при работе с устройством, то прослойка SPI-RS485-SPI будет добавлять задержку на буферизацию. Вот и получается, что надо "заворачивать" SPI в RS-485/422, как на картинке в предыдущем моём сообщении.

А про скорость света - 1000 метров в одну сторону == 3,3 мкс.

Kavka писал(а): 3,3 мкс.

а скажите конечные требования на устройство?
например - передать данные с определенной скоростью на расстояние 100 метров ?
так может действительно не заморачиваться с SPI (это скорее внутриприборный интерфейс), а выбрать
как рекомендуют предидущие ораторы, тот который лучше впишется в вашу задачу(внешние условия)

Рассматривается (пока в теории) возможность подключить готовый прибор с интерфейсом SPI к МК на большом (известном, 800-1000м) удалении. Исходя из удаления надо прикинуть скорость, которую можно получить - может до железа и дело не дойдёт, так как скорости не хватит.

Добавил: скорости не хватает, даже в теории. Вопрос закрыт.

Добавил: Забыл сказать - всем спасибо за участие!