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2018最快开奖历史记录:怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

? 2018年07月12日 13:38 ? 次阅读

新疆25选7走势 www.ve66b.cn 同步传输(Synchronous Transmission)是一种发送方与接收方都采用相同时钟频率的传输方式。具体来说,就是把要传输的一组数据组合成一帧,每一帧的开头部分是一组同步字符,用于通知接收方一个帧已经到达,但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度一致,使收发双方进入同步。帧的结尾部分是一个帧结束标记,用于表示在下一帧开始之前没有其他即将到达的数据了。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作,一旦检测到帧同步字符,就在接下来的数据到达时接收它们。因此,与异步传输相比,具有很高的传输速度。而且,由于没有在传输的每个字符中都加入起始位和结束位,所以同步传输的开销比异步传输要小得多,通常前者的数据增值只有2.5%左右,而后者的高达25%。所以,在高速通信中一般都采用同步传输方式。

由于图像的数据量一般很大,所以图像数据的传输都是高速传输。在某实时图像存储系统设计中,为了保证能够实时存储图像,需要在以S3C2450X为MCU的嵌入式系统中采用同步422接口向外传输图像数据。由于S3C2450X的UART接口不支持同步串行通信模式,所以采用了将SPI外围总线转换为同步422接口的设计方法。

1 SPI基本原理与结构

串行外围设备接口(SPI)是由Motorola公司开发的、用来在微控制器和外围设备芯片之间实现数据交换的低成本、易使用接口。与标准的串行接口不同,SPI是一个同步协议接口,全双工通信,所有的传输都参照一个共同的时钟,这个同步时钟信号由主机产生。接收数据的外设使用时钟对串行比特流的接收进行同步化。其传输速度可达几Mb/s。

SPI主要使用4个信号:MISO(主机输入/从机输出)、MOSI(主机输出/从机输入)、 SCLK(串行时钟)、(外设片选或从机选择)。

MISO信号由从机在主机的控制下产生。信号用于禁止或使能外设的收发功能。为高电平时,禁止外设接收和发送数据;为低电平时,允许外设接收和发送数据。图1所示是微处理器通过SPI与外设连接的示意图。

怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

主机和从机都有一个串行移位寄存器,主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机,从机也将自己的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机(如图2所示)。这样,两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。

怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的一个字节,就必须发送一个空字节来引发从机的传输。

当主机发送一个连续的数据流时,有些外设能够进行多字节传输。多数具有SPI接口的存储芯片就以这种方式工作。在这种传输方式下,从机的片选端必须在整个传输过程中保持低电平。此时,一次传输可能会涉及到成千上万字节的信息,而不必在每个字节的数据发送的前后都去检测其起始位和结束位,这正是同步传输方式优于异步传输方式的原因所在。

虽然SPI有以上优点,然而在图像传输中却很少用到,原因主要是其抗干扰能力差。SPI采用的是单端非平衡的传输方式,即传输的数据位的电压电平是以公共地作为参考的。在这种传输方式中,对于已进入信号中的干扰是无法消除和减弱的。而信号在传输过程中总会受到干扰,而且距离越长干扰越严重,以致于信号传输产生错误。在这种条件下,信号传输就变得毫无意义了。另外,由于单端非平衡传输方式以公共地作为参考点,地线作为信号回流线,因此也存在信号电流。当传输线两端的系统之间存在交流电位差时,这个电位差将直接窜到信号中,形成噪声干扰。所以,为了解决抗干扰问题,通常采用平衡传输(balanced transmission)方式,这里采用比较常见的RS-422。

2 RS-422简介

RS-422标准是RS-232的改进型,全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。它使用两根线之间的电压差来代表逻辑电平,通常称之为双绞线。它是一种平衡传输,任何噪声或干扰都会同时影响两根双绞线中的每一根,但对二者之间的差异影响很小,这种现象称为共模抑制。所以RS-422可以在更远的距离上以更快的速度传输数据,其抗干扰能力远强于RS-232、SPI等非平衡传输方式。其最大传输距离约1 200 m,最大传输速度可达10 Mb/s。但是由于线路过长造成损耗,其传输速率会随着距离的增加而下降。

图3是RS-422的基本连接示意图。驱动器D通过双绞线和接收器R连接。位于双绞线接收端的电阻Rt是一个终止电阻,它用来消除在远距离传输过程中发生的信号反射。但在300 m以下的短距离传输中可以不接该电阻。

怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

RS-422标准允许相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个,即一个主设备、10个从设备,从设备之间不能通信[8]。RS-422支持一点对多点的双向通信。由于它的接口采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必需的信号交换均可以通过软件方式或硬件方式实现。

RS-422双绞线之间的电压差在4 V~12 V之间。其逻辑电平定义为:在发送端,以双绞线之间电压差为+2 V~+6 V表示逻辑1,以-2 V~-6 V表示逻辑0;在接收端,双绞线之间电压差大于200 mV时为逻辑1,小于-200 mV时为逻辑0。

3 S3C2450X的SPI接口

S3C2450X是SAMSUNG公司最近推出的一款高性能、低功耗16/32 bit RISC处理器,其最高主频可达533 MHz,一般工作频率为400 MHz。它采用ARM926EJ内核,该内核采用MMU、AMBA总线和哈佛高速缓存体系结构,具有单独的16 KB指令Cache和16 KB数据Cache,每个Cache都由8字长的行组成。为了降低成本,片上集成了各种常用???,包括NAND Flash Bootloader、系统管理器、PLL时钟发生器、PWM定时器、8通道DMA和多种接口控制器等,这样可以使设计者在设计电路时省去许多专门的接口控制芯片,不仅降低了成本,也提高了系统的可靠性。

S3C2450X集成了2个高速SPI接口,每个接口都有2个8/16/32 bit的移位寄存器分别用于发送(Tx FIFO)和接收(Rx FIFO)数据。在发送时,将要发送的数据写入SPI发送数据寄存器(HS_SPI_Tx_DATA)中,数据会被自动移入Tx FIFO;在接收数据时,为了从Rx FIFO中读出数据,CPU访问SPI数据接收寄存器(HS_SPI_Rx_DATA),此时数据会自动转移到HS_SPI_Rx_DATA中。

S3C2450X的SPI接口支持主模式和从模式两种传输方式。在主模式下,同步时钟SPICLK由S3C2450X产生并传输给外围设备。此时,通过设置时钟配置寄存器(Clk_CFG)可以调整同步时钟SPICLK的频率,从而改变数据传输率。SPI有3个可用时钟源:内部时钟源PCLK,外部时钟源Epll clock和USBCLK。其同步时钟计算公式为:

同步时钟频率=f/[2&TImes;(预分频值+1)]

其中f是所选时钟源的频率,预分频值的取值范围是0~255。若取f=400 MHz,则同步时钟频率最大可达200 MHz,其传输速率理论上接近200 Mb/s。但由于受到内部寄存器和外部接口等其他因素限制,再加上传输速率太高时,由传输延时造成的影响越来越明显,从而会引起传输错误,所以其实际数据传输率不会很高,一般只有几Mb/s。

4 转换电路设计

由于RS-422采用的电平与SPI不同,所以必须使用电平转换芯片。这里采用MAXIM公司的MAX3088[10]。这是一款用于RS-422通信的一路高速低功耗电平转换收发芯片,半双工通信,传输速率最大可达10 Mb/s。它有8个引脚:5号引脚为电源引脚,8号引脚为接地引脚,6号(A)、7号(B)是差分信号引脚。其他几个引脚分别为:1(RO)是接收器输出;2()是接收器输出使能,3(DE)是驱动器输出使能,4(DI)是驱动器输入。要使其工作在发送模式,只需将和DE同时置1,此时,若输入DI为1,则输出的A为1,B为0;若DI为0,则A为0,B为1。它与S3C2450X的连接图如图4所示。

怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

图4中将S3C2450X的SPICLK0和SPIMOSI0引脚分别接到2个MAX3088的DI引脚上,DE和RE接5 V直流电源,A和B为差分信号对输出,C1、C2为旁路电容。由于只使用SPI的发送功能,所以忽略了SPIMISO0引脚。

5 接口电路调试

由于RS-422只是规定了电压标准而无具体实现细节,所以接口的软件调试主要是对S3C2450X的SPI??榻猩柚?。其具体编程步骤如下:

(1)通过SPI配置寄存器CH_CFG设置数据传输格式。

(2)设置时钟配置寄存器Clk_CFG,决定同步时钟频率。

(3)设置SPI模式寄存器MODE_CFG,包括传送数据的单位以及是否启用DMA模式等。

(4)设置中断使能寄存器,包括是否响应FIFO溢出以及为空时所产生的中断等。

(5)通过设置CH_CFG中的RxChOn和TxChOn打开数据传输通道。

(6)发送数据,检查发送准备好标志(TxFifoRdy=1),然后写数据到数据发送寄存器TX_DATA。

(7)接收数据,检查接收准备好标志(RxFifoRdy=1),接着数据接收寄存器RX_DATA自动从读缓冲区读出数据,之后从RX_DATA中读数据。

将S3C2450X产生的SPIMOSI信号传输至驱动芯片MAX3088,用示波器测得转换前后信号的波形如图5所示。

怎样设计一个基于SPI总线技术的同步422接口?

从图5中可以看出转换后的2个差分信号VA和VB之差与转换前的单端信号DI保持了逻辑上的一致,只是由于芯片在信号转换中需要耗时,所以产生了约25 ns的延时。

通过将SPI总线由单端不平衡传输转换为双端平衡传输,解决了SPI信号易受干扰的问题。又由于其同步通信的高效性使得它非常适用于图像传输。另外,如果对传输速率的要求不是太高,则RS-422也可以进行远距离传输,这大大扩展了SPI器件的使用范围。随着技术的发展,以RS-422为代表的双端平衡传输模式将会得到越来越广泛的应用。

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本文首先介绍了华为PTN设备的相关概念,其次介绍了华为ptn910特点及接口类单板参数说明,最后介绍...

发表于 2018-05-23 09:43 ? 727次阅读
华为PTN910时钟接口指标_参数及特点介绍

一文读懂以太网MII/RMII/GMII三种接口

MII,RMII,GMII接口详细解释 概述: MII (Media Independent Int...

发表于 2018-05-18 13:51 ? 269次阅读
一文读懂以太网MII/RMII/GMII三种接口

RJ45接口定义/平行线及交叉线的基础知识详解

RJ45接口定义,平行线及交叉线的基础知识,Ethernet简介 IEEE 802标准给出了局域网(...

发表于 2018-05-18 13:42 ? 443次阅读
RJ45接口定义/平行线及交叉线的基础知识详解

如何判断RS232芯片好坏?详细方法介绍

本文首先介绍了RS232管脚定义与接口标准,其次介绍了两款RS232接口电路图,最后介绍了判断RS2...

发表于 2018-05-17 15:11 ? 1542次阅读
如何判断RS232芯片好坏?详细方法介绍

简谈总线接口

大家好,又到了每日学习的时候了。今天我们来聊一聊总线接口。 一、I2C总线 I2C总线是PHLIPS...

发表于 2018-05-17 09:30 ? 1352次阅读
简谈总线接口

OTG接口设备主从功能实现 OTG检测原理概述

USB OTG标准在完全兼容USB2.0标准的基础上,增添了电源管理(节省功耗)功能,它允许设备既可...

发表于 2018-05-11 16:12 ? 438次阅读
OTG接口设备主从功能实现 OTG检测原理概述

ESP中传感器概述 接口技术电路解析

方向盘转角传感器的输出为正交编码脉冲。正交编码脉冲包含两个脉冲序列,有变化的频率和四分之一周期(90...

发表于 2018-05-10 14:01 ? 231次阅读
ESP中传感器概述 接口技术电路解析

基于IIC总线的设计_关于I2C和SPI总线协议

现今,在低端数字通信应用领域,我们随处可见IIC (Inter-Integrated Circuit...

发表于 2018-04-26 14:14 ? 159次阅读
基于IIC总线的设计_关于I2C和SPI总线协议

aux接口怎么连接手机_aux接口连接手机步骤教...

手机与AUX接口连接,就可以把手机声音通过汽车音响外放,不紧可以用免提打电话用,还可以听手机上面的M...

发表于 2018-04-25 08:51 ? 5110次阅读
aux接口怎么连接手机_aux接口连接手机步骤教...

aux接口如何用u盘听歌_步骤教程详解

随着人们生活水平的提高,很多家庭已经有了私家车。如果车上只有aux接口没有usb接口,想用优盘听歌,...

发表于 2018-04-24 10:31 ? 4540次阅读
aux接口如何用u盘听歌_步骤教程详解

aux接口怎么用_aux接口可以作为输出吗

aux接口,就模拟音源设备的输入接口,一般是输入的单端信号(左、右声道),以区别数字输入的(opt—...

发表于 2018-04-24 10:10 ? 819次阅读
aux接口怎么用_aux接口可以作为输出吗

端口和接口有什么区别和联系吗

本文首先介绍了端口的概念、分类及作用,其次介绍了接口的概念与显示器接口的类型,最后介绍了端口和接口区...

发表于 2018-04-23 16:54 ? 1056次阅读
端口和接口有什么区别和联系吗

一文读懂HDMI和VGA接口针脚定义

本文首先介绍了HDMI接口定义和分类,其次阐述了HDMI接口的针脚定义,最后介绍了VGA接口概念与V...

发表于 2018-04-23 16:37 ? 1815次阅读
一文读懂HDMI和VGA接口针脚定义

DVI接口能不能转VGA接口?DVI接口如何转V...

本文首先介绍了VGA接口原理和VGA功能用途,其次介绍了DVI接口的优点及DVI接口的标准,最后阐述...

发表于 2018-04-23 16:00 ? 1490次阅读
DVI接口能不能转VGA接口?DVI接口如何转V...

使用HDMI接口有哪些好处_HDMI接口的优势在...

本文首先介绍了HDMI接口的类型,其次介绍了使用HDMI接口的好处,最后介绍了HDMI接口的优势及适...

发表于 2018-04-23 10:52 ? 827次阅读
使用HDMI接口有哪些好处_HDMI接口的优势在...

HDMI是什么意思?HDMI接口有什么用?

本文首先介绍了HDMI的概念,其次介绍了HDMI接口四个特性与HDMI标识方法,最后介绍了HDMI接...

发表于 2018-04-23 10:17 ? 1992次阅读
HDMI是什么意思?HDMI接口有什么用?

一文解读DP和HDMI的接口定义及区别分析

本文首先介绍了DP接口的概念与优势,其次介绍了HDMI优势与选购技巧,最后阐述了DP接口和HDMI的...

发表于 2018-04-23 09:19 ? 1055次阅读
一文解读DP和HDMI的接口定义及区别分析

什么是RS-485接口?它比RS-232-C接口...

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如...

发表于 2018-04-19 08:45 ? 1142次阅读
什么是RS-485接口?它比RS-232-C接口...

一文看懂RS485和ARINC485的区别

本文开始介绍了rs485特点和RS485参数指标,其次阐述了rs485接口详解,最后分析了RS485...

发表于 2018-04-18 11:24 ? 2296次阅读
一文看懂RS485和ARINC485的区别

W5100学习之应用资料

W5100有三种方式与 MCU接口:直接总线接口、间接总线接口和 SPI总线接口。 间接总线接口采用...

发表于 2018-04-13 09:42 ? 174次阅读
W5100学习之应用资料

基于Kinetis MK60N512和MAX5...

本文设计了基于Kinetis MK60N512和MAX5556的立体声音频接口,MK60N512将音...

发表于 2018-04-11 17:02 ? 220次阅读
基于Kinetis  MK60N512和MAX5...

PCI-Express总线介绍 接口设计和实现

PCIExpress总线是新一代的I/O局部总线标准,是取代PCI总线的革命性总线架构。PCI总线...

发表于 2018-04-11 16:00 ? 225次阅读
PCI-Express总线介绍 接口设计和实现

W5100单片网络接口芯片简单介绍

W5100 内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的 TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层(MAC...

发表于 2018-04-09 12:23 ? 200次阅读
W5100单片网络接口芯片简单介绍

对iPipeline的接口进行优化和实践

X项目原CI系统由项目自行搭建,随着项目规模越来越大,现有系统呈现出诸多不便之处,为解决这些问题,项...

发表于 2018-04-05 18:14 ? 681次阅读
对iPipeline的接口进行优化和实践

DM9000AE工作原理 以太网接口电路设计

随着微电子技术和计算机技术的发展,嵌入式技术得到广阔的发展,已成为现代工业控制、通信类和消费类产品发...

发表于 2018-04-01 11:58 ? 713次阅读
DM9000AE工作原理 以太网接口电路设计

PCB接口接口公母之分:公头和母头的接法

由上述数据流向可见:连接两计算机COM口的数据线两头都是母头,且内部引脚进行了交叉。数据线连接的结果...

发表于 2018-03-30 16:13 ? 1768次阅读
PCB接口接口公母之分:公头和母头的接法

基于Linux系统多种总线驱动统一接口的实现方法

多数的串行总线都基于主从结构,如果总线中包含了时钟信号线,那么,该时钟信号就由主机提供,而如果还包含...

发表于 2018-03-30 14:04 ? 249次阅读
基于Linux系统多种总线驱动统一接口的实现方法

基于AD650单片式V/F变换器的接口设计

可以采用低速的双积分式A/D芯片,如ICL7135(国产型号5G7135)是4又1/2位,分辨率为1...

发表于 2018-03-27 10:30 ? 225次阅读
基于AD650单片式V/F变换器的接口设计

浅谈工业以太网四大主流实时接口

电气连接点 一个特殊的EtherCAT特性使得所有通信同时通过内部I/O端子总线进行路由,然而,由...

发表于 2018-03-27 08:12 ? 273次阅读
浅谈工业以太网四大主流实时接口

一文看懂java如何写接口给别人调用

计算机语言分类有很多,如C、C++、C#、Java、Php、Python等等,她们有各自的特性及擅长...

发表于 2018-03-26 18:47 ? 1745次阅读
一文看懂java如何写接口给别人调用

Java为什么要使用接口_java接口怎么使用

Java接口是一系列方法的声明,是一些方法特征的集合,一个接口只有方法的特征没有方法的实现,因此这些...

发表于 2018-03-26 17:44 ? 1582次阅读
Java为什么要使用接口_java接口怎么使用

java接口的作用和意义是什么

接口泛指实体把自己提供给外界的一种抽象化物(可以为另一实体),用以由内部操作分离出外部沟通方法,使其...

发表于 2018-03-26 17:32 ? 1063次阅读
java接口的作用和意义是什么

sata接口分几种_sata接口分类

本文主要介绍了sata接口分几种_sata接口分类。SATA是SerialATA的缩写,即串行ATA...

发表于 2018-03-26 13:51 ? 814次阅读
sata接口分几种_sata接口分类

8255A通用并行接口 多单片机处理系统并行通信...

对于实时性强,并且信息交换量大的系统,只有采用并行通信方式,才能满足系统功能的要求。本节就实际应用的...

发表于 2018-03-24 10:22 ? 278次阅读
8255A通用并行接口 多单片机处理系统并行通信...

A TA 标准对IDE 硬盘接口的详细描述

硬盘接口结构主要分I/O 控制层和逻辑映射层。其中I/O 控制层包括与ARM 的物理接口, 实现对硬...

发表于 2018-03-24 10:16 ? 219次阅读
A TA 标准对IDE 硬盘接口的详细描述

串行EEPROM X24128与AT89C51的...

X24128有三种封装形式:14-SOIC、16-SOIC和8-PDIP。VCC、Vss:为电源的正...

发表于 2018-03-23 14:47 ? 210次阅读
串行EEPROM X24128与AT89C51的...

PLC的设计选型,应该如何选择PLC呢?

PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信...

发表于 2018-03-14 16:03 ? 1583次阅读
PLC的设计选型,应该如何选择PLC呢?

type-c是什么接口?type-c和普通接口有...

本文开始阐述了type-c是什么接口以及Type-C的特点,其次说明了Type-C外观特点及主要功能...

发表于 2018-03-09 16:43 ? 21768次阅读
type-c是什么接口?type-c和普通接口有...

交换机接口不匹配问题总结

由于局域网中的任意两台工作站相互访问时,网络连接速度都很缓慢,根据这一现象,笔者估计局域网网络中可能...

发表于 2018-03-06 11:49 ? 1568次阅读
交换机接口不匹配问题总结

SFP-DD MSA发布1.1版高速高密度接口规...

小形状系数可插拔双密度 (SFP-DD) 多源协议 (MSA) 集团非常高兴的宣布发布 SFP-DD...

发表于 2018-02-28 16:54 ? 7249次阅读
SFP-DD MSA发布1.1版高速高密度接口规...

解决串行接口中的信号完整性问题

一直以来,信号完整性都是模拟工程师考虑的问题,但是随着串行数据链接的传输速率向GHz级发展,数字硬件...

发表于 2018-02-10 16:39 ? 382次阅读
解决串行接口中的信号完整性问题
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