СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА устройство 4 wireSPI_AD работает в 3 и 4 проводном режиме SPI при мак симальной частоте F sck = 3 МГц, а уст ройство 3 wireSPI работает в трёхпро водном режиме SPI при максимальной частоте F sck = 3 МГц. Эти скоростные характеристики были получены при условии программной синхронизации ведомого микроконтроллера с ве дущим в трёхпроводном режиме (см. рис. 27), когда ведущий МК работал от внешнего генератора на кварцевом ре зонаторе с частотой в 24 МГц. Если не использовать программную синхро низацию в трёхпроводном режиме, то частота импульсов SCK должна быть снижена до значения F sck = 1 МГц для всех устройств (иначе обмен невозмо жен). Если при этом не использовать кварцевый резонатор и заставить ра ботать ведущий МК от внутреннего генератора с частотой 24,5МГц, то час тоту F sck необходимо снизить до 200…300 кГц. В противном случае либо обмен вообще невозможен, либо име ют место частые сбои (из пяти запус ков два не срабатывают). По результатам экспериментов мож но сделать следующие выводыо надёж ности и скорости обмена по интер фейсу SPI: ● программная синхронизация и квар цевый резонатор, подключенный к ведущему микроконтроллеру, значи тельно улучшают надёжность и уве личивают скорость обмена по ин терфейсу SPI; ● устройство 4 wireSPI_SI работает с частотой F sck = 4 МГц, максимально возможной для двух микрокон троллеров C8051F321 и C8051F067, если вообще не использовать галь ванические развязки, т.е. соединять микроконтроллеры по SPI напря мую, как это сделано в устройстве DIP22. Такой результат – следствие высокой скорости работы галь ванической развязки SI8663BC (до 150 Мбод) и малого времени задержки прохождения сигнала (6…10 нс); ● гальванические развязки ISO7220C и ADUM7441C, имеющие максималь ные скорости работы до 25 Мбод и время задержки до 40…50 нс, позво ляют производить обмен по SPI толь ко при максимальной частоте F sck = = 3 МГц. Это не означает, что данные микросхемы непригодны для ис пользования. Во первых, как было подсчитано выше, реальная скорость обмена по SPI при F sck = 3МГц состав ляет 1,57 Мбод против 1,8 Мбод при F sck = 4 МГц. Во вторых, существует микросхема более дорогая, ISO7220М, которая работает так же, как и SI8663BC, на скорости в 150 Мбод и имеет такое же время задержки (6…10 нс); ● максимально возможная скорость обмена по SPI, указанная в п. 2 (4 МГц), может быть увеличена в два раза, если вместо микроконтрол лера C8051F321, работающего на максимальной тактовой частоте в 24МГц, использовать микроконтрол леры C8051F342/3/A/B с удвоенной тактовой частотой 48 МГц. Одна ко, во первых, эти микроконтролле ры в несколько раз (!) дороже микро контроллеров C8051F321, а во вто рых, в миниатюрных корпусах QFN28 (т.е. с индексом GM) они не доступны. З АКЛЮЧЕНИЕ Использование микроконтроллеров C8051F321 со встроенным интерфей сом USB совместно с цифровыми изо ляторами ISO7220C, ADUM7441C и осо бенно SI8663BC(SI8463BC) позволяет конструировать на их основе уникаль ные по своей простоте, миниатюрнос ти и дешевизне устройства – преобра зователи интерфейса USB в интерфейс SPI с гальванической развязкой. Удобство и простота программного обеспечения связи по интерфейсу USB, поставляемого с микроконтроллера ми C8051F321 (драйвер и библиотеки USBXpress), позволяют быстро про граммировать обмен информацией по USB без изучения спецификаций этого интерфейса, как со стороны компью тера, так и со стороны микроконтрол лера. Применение программной син хронизации, предложенной автором, при обмене информацией двух мик роконтроллеров по интерфейсу SPI позволяет значительно повысить на дёжность и скорость такого обмена, особенно в трёхпроводном режиме работы. Устройства – преобразователи ин терфейса USB в интерфейс SPI с гальва нической изоляцией, описанные в статье, могут найтиширокое примене ние в системах сбора и обработки ин формации, построенных на базе мик роконтроллеров и компьютеров. Л ИТЕРАТУРА 1. Кузьминов А. Метод фоторепродуцирова ния для изготовления фотошаблона пе чатных плат в домашних условиях. Тех нологии в электронной промышленнос ти. 2010. № 5–7. 2. Кузьминов А. Изготовление устройств на печатных платах с высоким разрешени ем в домашних условиях. Технологии в электронной промышленности. 2010. № 8–10. 3. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS 232. Связь между компьютером и микроконтролле ром. От DOS кWindows 98/XP. ДМК пресс, 2006. 4. www.microcompsys.narod.ru. 5. www.silabs.com, AN169.pdf, USBXpress ® Pro grammer’s Guide. 6. www.silabs.com, FileTransfer Example. 7. www.analog.com. 8. Кузьминов А. Применение ИС цифровых изоляторов ADUM7441 и ADUM3473 для гальванической развязки интер фейс RS 232. Современная электрони ка. 2011. № 9. 45 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 Рис. 30. Результаты работы программ обмена по USB а) Только по USB, б) USB+SPI, скорость SPI 4 Мбод, в) USB+SPI, скорость SPI 3 Мбод а) б) в) © СТА-ПРЕСС