СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2012

В ВЕДЕНИЕ Интерфейс SPI, присутствующий в подавляющем большинстве микро контроллеров (МК), широко использу ется для их сопряжения с периферий ными устройствами (АЦП, ЦАП, раз личные таймеры и счётчики, датчики температуры, ЖКИ и ОСД дисплеи и т.п.). Полное отсутствие проблем про граммирования, дешевизна и просто та гальванической изоляции, а так же высокая пропускная способность (10 Мбод и более) этого интерфейса общеизвестны. Однако компьютеры не имеют такого интерфейса, поэтому передать информацию из микрокон троллера в компьютер по интерфейсу SPI невозможно. Интерфейс USB, который присут ствует в компьютерах, также обладает высокой скоростью обмена. Однако подавляющее числоМК не оборудова ны таким интерфейсом, а те микро контроллеры, в которые он интегри рован, достаточно просты и не осна щены набором необходимых устройств. Кроме того, интерфейс USB сложен в плане гальванической раз вязки, т.к. две его линии связи (D+ и D–) являются двуполярными/двуна правленными и работают на очень вы соких скоростях обмена. Актуальная задача преобразования интерфейса USB в интерфейс SPI мо жет быть решена несколькими спосо бами. Например, с помощью микро схем драйверов, преобразующих сиг налы интерфейса USB в ТТЛ сигналы. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2012 Для этого требуется написание драйве ров для компьютера и микроконтрол лера, которые должны поддерживать работу с микросхемой драйвера – пре образователя USB. Этот способ очень трудоёмок и не под силу разработчи кам, имеющим дело с микроконтрол лерами, т.к. интерфейс USB сложен в программировании. Второй способ – использовать гото вые преобразователиUSB SPI, которые сейчас очень распространены и по ставляются с уже готовым программ ным обеспечением. Тогда всё, что тре буется для их работы, – установить программное обеспечение на компью тере. Однако стоимость таких уст ройств может достигать нескольких тысяч рублей. Третий способ – использовать либо микросхемыпреобразователей интер фейсов (ПИ) USB SPI, поставляемые с программным обеспечением для ком пьютера (драйверыи библиотеки), ли бо МК с интерфейсом USB, для кото рых также поставляются драйверы и библиотеки для написания программ обмена. Стоимость таких микро схем преобразователей интерфейсов и микросхем МК на два порядка ниже стоимости готовых преобразователей USB SPI. По мнению автора, третий способ является самым простым, продуктив ным и требует намного меньше време ни и средств на разработку. Поскольку наибольшие сложности возникают при программировании интерфейса USB, простота программ ного обеспечения при использовании поставляемых с микросхемой преоб разователя или МК готовых библио тек является важнейшим фактором при выборе той или иной микросхе мы. Условием выбора является нали чие функций приёма и передачи мас сива данных по интерфейсу USB – Пе редать (Адрес массива) и Принять (Адрес массива), – как для компьюте ра, так и для микроконтроллера. Если же требуется программировать мно гочисленные регистры USB в МК или преобразователе, это затруднит реа лизацию. В таблице представлены некоторые микросхемы преобразователей ин терфейсов USB SPI и микроконтрол леров с интерфейсом USB. В допол нение следует также упомянуть но вый микроконтроллер фирмы FTDI типа VNC2 32Q1, который выпуска ется (в том числе) в корпусе QFN32 (7 × 7 мм), стоит около 10 долл. США, имеет бесплатно поставляемое ПО, но… практически недоступен для приобретения. В представленную таблицу вошли микросхемы с готовыми библиоте ками для программирования обмена по интерфейсу USB как со стороны компьютера, так и со стороны уст ройства. «Отсеялись» микросхемы, программировать которые достаточ но сложно, т.к. их библиотеки не об ладают минимумом функций для программирования USB (MAX3420 EETG и MAX3421 EETG), и крупно габаритные приборы: FT232 HQ (FTDI), AT89C5130 PUTUM (Atmel) и TUSB3210 PM (TI). Далее учитывалась доступность устройств: если мик росхему нельзя приобрести со скла да, то – при прочих равных услови ях – она исключалась из рассмотре ния. Четвёртый по важности пара метр – стоимость устройства; пятый – функциональность устройства (при прочих равных условиях предпочте ние отдавалось микроконтроллерам). В этом смысле преобразователи ин терфейсов MAX3420/3421 и FT232 яв Преобразователь интерфейсов USB SPI с гальванической развязкой (часть 1) Алексей Кузьминов (Москва) В статье описаны аппаратные и программные средства сопряжения микроконтроллера C8051F321 с компьютером по интерфейсу USB и с микроконтроллером C8051F067 по гальванически изолированному интерфейсу SPI с помощью быстродействующих цифровых изоляторов SI8663BC!B!IS, ADUM7441C и ISO7220C. Даны рекомендации по изготовлению кабеля связи по интерфейсу USB увеличенной длины. Программные средства представлены в виде текстов программ для компьютера на языке Clarion v.6.0 и для микроконтроллеров на языке Си (Keil C51 v.6.14, v.9.01) с использованием библиотеки USBXpress фирмы Silicon Labs. Описан программный способ синхронизации микроконтроллеров при обмене по интерфейсу SPI, позволяющий повысить скорость обмена в трёхпроводном режиме. © СТА-ПРЕСС