ТХГН -ийн харилцаа холбооны протоколын үндэс: 13 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Микроконтроллерийг мэдрэгч, дэлгэц эсвэл бусад модульд холбохдоо хоёр төхөөрөмж хоорондоо хэрхэн ярилцдаг талаар та бодож байна уу? Тэд яг юу хэлж байгаа юм бэ? Тэд бие биенээ яаж ойлгох чадвартай вэ?

Цахим төхөөрөмжүүдийн хоорондын харилцаа холбоо нь хүмүүсийн хоорондын харилцаатай адил юм. Хоёр тал нэг хэлээр ярих ёстой. Электроникийн хувьд эдгээр хэлийг харилцааны протокол гэж нэрлэдэг. Аз болоход DIY цахилгаан хэрэгслийн ихэнх төслүүдийг бүтээхдээ бидний мэдэх ёстой хэдхэн холбооны протокол байдаг. Энэхүү цуврал нийтлэлд бид хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг гурван протоколын үндсийг хэлэлцэх болно: Цуваа захын интерфэйс (SPI), Интертеграл схем (I2C), Бүх нийтийн асинхрон хүлээн авагч/дамжуулагч (UART) удирдлагатай харилцаа холбоо. Нэгдүгээрт, бид цахим харилцааны талаархи үндсэн ойлголтуудаас эхэлж, дараа нь SPI хэрхэн ажилладаг талаар нарийвчлан тайлбарлах болно. Дараагийн нийтлэлд бид UART удирдлагатай харилцааны талаар ярилцах бөгөөд гуравдахь нийтлэлдээ I2C руу орох болно. SPI, I2C, UART нь USB, ethernet, Bluetooth, WiFi гэх мэт протоколуудаас арай удаан боловч тэдгээр нь илүү энгийн бөгөөд техник хангамж, системийн нөөцийг бага ашигладаг. SPI, I2C, UART нь микроконтроллер, микроконтроллер, мэдрэгчийн хооронд их хэмжээний өндөр хурдны өгөгдөл дамжуулах шаардлагагүй харилцаанд тохиромжтой.

Алхам 1: SERIAL VS. ПАРАЛЛ ХАРИЛЦАА

Цахим төхөөрөмжүүд хоорондоо физикээр холбогдсон утсаар бит өгөгдөл дамжуулж хоорондоо ярьдаг. Бит гэдэг нь 26 үсгийн оронд (англи цагаан толгойн үсгээс бусад) битийг хоёртын хэлбэртэй, зөвхөн 1 эсвэл 0 байж болно. 5 В -т ажилладаг системд 0 битийг 0 В -ийн богино импульс, 1 битийг 5 В -ийн богино импульсээр дамжуулдаг.

Өгөгдлийн битүүдийг зэрэгцээ эсвэл цуваа хэлбэрээр дамжуулж болно. Зэрэгцээ холбоо барих үед өгөгдлийн битүүдийг тус тусад нь утсаар нэгэн зэрэг илгээдэг. Дараах диаграммд "C" үсгийг хоёртын хэлбэрээр (01000011) зэрэгцээ дамжуулалтыг харуулав.

Алхам 2:

Цуваа холболтын хувьд битүүдийг нэг утсаар нэг нэгээр нь дамжуулдаг. Дараах диаграммд "C" үсгийг хоёртын хэлбэрээр (01000011) цуваа дамжуулалтыг харуулав.

Алхам 3:

Алхам 4: ТХГН -ийн ХАРИЛЦААНЫ ТАНИЛЦУУЛГА

SPI бол олон төрлийн төхөөрөмжид ашигладаг нийтлэг харилцаа холбооны протокол юм. Жишээлбэл, SD картны модулиуд, RFID карт уншигч модулиуд, 2.4 GHz утасгүй дамжуулагч/хүлээн авагчид бүгд SPI ашиглан микроконтроллертой харилцдаг.

SPI -ийн нэг давуу тал бол өгөгдлийг тасалдалгүйгээр дамжуулах явдал юм. Ямар ч тооны битийг тасралтгүй урсгалаар илгээх эсвэл хүлээн авах боломжтой. I2C ба UART -ийн тусламжтайгаар өгөгдлийг пакет хэлбэрээр илгээдэг бөгөөд тодорхой тооны битээр хязгаарлагддаг. Эхлэх ба зогсоох нөхцөл нь пакет бүрийн эхлэл ба төгсгөлийг тодорхойлдог тул дамжуулах явцад өгөгдөл тасалддаг. SPI-ээр дамжуулан харилцаж буй төхөөрөмжүүд нь эзэн боолын харилцаанд байдаг. Мастер бол хяналтын төхөөрөмж (ихэвчлэн микроконтроллер) бөгөөд боол (ихэвчлэн мэдрэгч, дэлгэц эсвэл санах ойн чип) мастераас заавар авдаг. SPI -ийн хамгийн энгийн тохиргоо нь ганц мастер, нэг боолын систем боловч нэг мастер нь нэгээс олон боолыг хянах боломжтой байдаг (доорх талаар дэлгэрэнгүй).

Алхам 5:

Алхам 6:

MOSI (Master Output/Slave Input) - Мастерт өгөгдлийг боол руу илгээх шугам.

MISO (Master Input/Slave Output) - Мастер руу өгөгдөл илгээх боолын шугам.

SCLK (Clock) - Цагийн дохионы шугам.

SS/CS (Slave Select/Chip Select) - Аль боол руу өгөгдөл илгээхийг сонгох мастерын мөр

Алхам 7:

*Практикт боолын тоо нь системийн ачааллын багтаамжаар хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь мастерын хүчдэлийн түвшинг хооронд нь зөв солих чадварыг бууруулдаг.

Алхам 8: Тагнуулын байгууллага хэрхэн ажилладаг

ЦАГ

Цагийн дохио нь мастераас өгөгдлийн битийн гаралтыг боолоос битийн дээж авах хүртэл синхрончилдог. Цагийн мөчлөг бүрт нэг бит өгөгдөл дамждаг тул өгөгдөл дамжуулах хурдыг цагийн дохионы давтамжаар тодорхойлдог. Мастер цагийн дохиог тохируулж, үүсгэдэг тул SPI холболтыг үргэлж мастер эхлүүлдэг.

Төхөөрөмжүүд цагийн дохиог хуваалцдаг аливаа харилцааны протоколыг синхрон гэж нэрлэдэг. SPI бол синхрон харилцааны протокол юм. Цагийн дохиог ашигладаггүй асинхрон аргууд бас байдаг. Жишээлбэл, UART холболтын хувьд аль аль тал нь өгөгдөл дамжуулах хурд, хугацааг зааж өгдөг урьдчилан тохируулсан хурдны хурдыг тохируулдаг.

SPI дахь цагийн дохиог цагийн туйл ба цагийн фазын шинж чанарыг ашиглан өөрчилж болно. Эдгээр хоёр шинж чанар нь битүүдийг хэзээ гаргах, түүвэрлэх хугацааг тодорхойлоход хамтран ажилладаг. Цагийн туйлыг цагийн мөчлөгийн өсөн нэмэгдэж буй эсвэл буурах ирмэг дээр битүүдийг гаргах, түүвэрлэх боломжийг олгохын тулд мастер тохируулж болно. Цагны фазыг гаралт болон түүвэрлэлтийг цаг мөчлөгийн эхний ирмэг эсвэл хоёр дахь ирмэг дээр өсөх эсвэл унах эсэхээс үл хамааран тохируулж болно.

Боолын сонголт

Мастер боолын CS/SS шугамыг бага хүчдэлийн түвшинд тохируулах замаар аль боолтойгоо ярихыг сонгох боломжтой. Сул зогсолт, дамжуулалтгүй байдалд боол сонгох шугамыг өндөр хүчдэлийн түвшинд байлгадаг. Мастер дээр олон CS/SS зүү байж болох бөгөөд энэ нь олон боолыг зэрэгцээ холбох боломжийг олгодог. Хэрэв зөвхөн нэг CS/SS зүү байгаа бол олон боолыг мастер руу гинжлэх замаар холбож болно.

ОЛОН БОЛЫН ТӨХ

нэг мастер ба ганц боол дээр ажиллахаар тохируулж болох бөгөөд үүнийг нэг мастераар удирдуулсан олон боолоор тохируулж болно. Олон боолыг мастертай холбох хоёр арга бий. Хэрэв мастер олон боол сонгох зүүтэй бол боолуудыг дараах байдлаар холбож болно.

Алхам 9:

Алхам 10:

MOSI ба MISO

Мастер өгөгдлийг боол руу MOSI шугамаар цувралаар илгээдэг. Боол нь мастераас илгээсэн өгөгдлийг MOSI зүүгээр хүлээн авдаг. Мастераас боол руу илгээсэн өгөгдлийг ихэвчлэн хамгийн чухал битээр дамжуулдаг. Боол мөн өгөгдлийг MISO шугамаар дамжуулаад мастер руу буцааж илгээх боломжтой. Боолоос мастер руу буцааж илгээсэн өгөгдлийг ихэвчлэн хамгийн бага ач холбогдол бүхий хэсгийг илгээдэг. SPI DATA ДАМЖУУЛАХ АЛХАМ 1. Мастер нь цагийн дохиог гаргадаг.

Алхам 11:

Хэрэв зөвхөн нэг боол сонгох зүү байгаа бол боолуудыг ийм байдлаар гинжлэх боломжтой.

Алхам 12:

MOSI ба MISO

Мастер өгөгдлийг боол руу MOSI шугамаар цувралаар илгээдэг. Боол нь мастераас илгээсэн өгөгдлийг MOSI зүүгээр хүлээн авдаг. Мастераас боол руу илгээсэн өгөгдлийг ихэвчлэн хамгийн чухал битээр дамжуулдаг.

Боол мөн өгөгдлийг MISO шугамаар дамжуулаад мастер руу буцааж илгээж болно. Боолоос мастер руу буцааж илгээсэн өгөгдлийг ихэвчлэн хамгийн бага ач холбогдол бүхий хэсгийг илгээдэг.

ТХГН -ийн өгөгдлийг дамжуулах алхам

*Тэмдэглэл Зургийг Oboe жагсаалтад оруулсан тул та үүнийг амархан ялгаж чадна

1. Мастер цагийн дохиог гаргадаг:

2. Мастер SS/CS зүүг бага хүчдэлийн төлөвт шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь боолыг идэвхжүүлдэг.

3. Мастер өгөгдлийг MOSI шугамын дагуу боол руу нэг нэгээр нь илгээдэг. Боол авсан хэсгүүдийг нь уншдаг.

4. Хэрэв хариу өгөх шаардлагатай бол боол нь өгөгдлийг MISO шугамын дагуу мастерт нэг нэгээр нь буцааж өгдөг. Мастер хүлээн авсан даруйдаа битүүдийг уншдаг.

Алхам 13: ХДХВ -ийн давуу ба сул талууд

SPI -ийг ашиглахын давуу болон сул талууд байдаг бөгөөд хэрэв харилцаа холбооны янз бүрийн протоколуудын хооронд сонголт хийх боломжтой бол төслийнхөө шаардлагын дагуу SPI -ийг хэзээ ашиглахаа мэдэх хэрэгтэй.

ДАВУУ ТАЛ

Эхлэх ба зогсоох битүүд байхгүй тул өгөгдлийг тасалдалгүйгээр тасралтгүй дамжуулах боломжтой I2C гэх мэт нарийн төвөгтэй боол хаяглах систем байхгүй I2C -ээс өндөр өгөгдөл дамжуулах хурд (бараг хоёр дахин хурдан) MISO ба MOSI -ийг тусад нь салгадаг тул өгөгдлийг нэгэн зэрэг илгээж хүлээн авах боломжтой. цаг

ДУТАЙ ТАЛ

Дөрвөн утас ашигладаг (I2C ба UART нь хоёуланг нь ашигладаг) Өгөгдлийг амжилттай хүлээн авсныг хүлээн зөвшөөрөөгүй (I2C -д ийм зүйл байгаа) UART -ийн паритет бит шиг алдааг шалгах ямар ч хэлбэр зөвхөн ганц мастерт л зөвшөөрөгдсөн болно. Энэ нийтлэл танд илүү сайн ойлголт өгсөн гэж найдаж байна. SPI -ийн тухай. UART удирдлагатай харилцааны талаар мэдэхийн тулд энэ цувралын хоёрдугаар хэсгийг үргэлжлүүлэх эсвэл I2C протоколыг хэлэлцэх гурав дахь хэсгийг үргэлжлүүлээрэй.

Хэрэв танд асуулт байвал коммент хэсэгт асуугаарай, бид туслахад бэлэн байна. Мөн дагаж мөрдөхөө мартуузай

Хүндэтгэсэн: М. Жунайд