Precīza SPI pārslēgšanās konfigurācija palielina kanāla blīvumu

Calling All Cars: Disappearing Scar / Cinder Dick / The Man Who Lost His Face (Jūlijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Precīza SPI pārslēgšanās konfigurācija palielina kanāla blīvumu


Šajā rakstā ir aprakstītas problēmas, kas radušās, mēģinot palielināt kanālu skaitu, apspriež tradicionālo metodi, ko izmanto, lai kontrolētu slēdžu grupu un ar to saistītos trūkumus, iepazīstina ar risinājumu, ko piedāvā SPI kontrolētie analogie slēdži, un ievieš SPI kontrolētos ADI precizitātes slēdžus.

Izstrādājot sistēmu, kam nepieciešama liela kanāla blīvums, piemēram, testa instrumentos, parasti ir nepieciešams iekļaut lielu skaitu slēdžu uz kuģa. Izmantojot slēdžus, ko kontrolē paralēlais interfeiss, lielu daļu no platības pārņem loģiskās līnijas, kas nepieciešamas, lai kontrolētu slēdžus, kā arī sērijveida un paralēli pārveidotāji, kas vajadzīgi, lai ģenerētu GPIO vadības signālus. Šajā rakstā aplūkotas jaunās paaudzes ADI SPI kontrolētos slēdžus, kas risina šo dizaina izaicinājumu, to arhitektūru un piedāvāto kanālu blīvuma palielinājumu salīdzinājumā ar paralēli vadītajiem slēdžiem. ADI kopēšanas process ļauj jaunam SPI līdz paralēlajam pārveidotājam nomest apvienot ar esošo analogo slēdzi. Tas ļauj ietaupīt vietu, neradot kompromisu precizitātes slēdzim.

Testa iekārtu maksimālais kanālu skaits ir ārkārtīgi svarīgs, jo tas ļauj vairākas ierīces testēt paralēli, kas savukārt samazina gala lietotāja testēšanas laiku un izmaksas. Slēdži ir galvenais elements, kas ļauj palielināt kanālu, jo tie ļauj testeram dalīties ar saviem resursiem, lai atbalstītu vairākus NUT. Bet vairāk paralēli vadāmu slēdžu nozīmē vairāk kontroles līniju, kā rezultātā palielinās kuģa telpas patērē. Tas ievērojami ierobežo kanāla blīvumu, ko var realizēt.

Izmantojot SPI kontrolētos slēdžus šajā situācijā, ir ievērojamas priekšrocības attiecībā uz risinājuma lielumu un kanālu skaitu. SPI slēdžus var ievietot margu ķēdes veidošanā, kas ievērojami samazina vajadzīgo digitālo līniju skaitu salīdzinājumā ar tradicionālo risinājumu.

Parastie izdevumi, palielinot kanālu skaitu

Izstrādājot moduli, kurā galvenais mērķis ir maksimāli palielināt kanālu skaitu, kuģa telpa kļūst par preci. Slēdži ir galvenie elementi, lai palielinātu kanālu skaitu sistēmā, bet, palielinoties slēdžu skaitam, platību samazina ne tikai paši slēdži, bet arī loģikas līnijas un saistītās ierīces, kas nepieciešamas šo loģisko līniju ģenerēšanai. Galu galā kanālu skaits, ko var realizēt, cieš, jo ir saistīti elementi, kas nepieciešami, lai kontrolētu slēdzi pati.

Tradicionālais paralēlais komutācijas risinājums

Visbiežāk sastopamais kanālu blīvuma palielināšanas risinājums ir izmantot slēdžus, kurus kontrolē paralēli loģiskie signāli. Tam nepieciešams liels GPIO signālu daudzums, ko standarta mikrokontrolleris nevarētu piegādāt. GPIO signālu ģenerēšanas risinājums ir no seriāla līdz paralēlajiem pārveidotājiem. Šīs ierīces izplata paralēlus signālus un tos konfigurē sērijas protokoli, piemēram, I2C un SPI.

1. attēlā ir izkārtojums, kas attēlots astoņos ADG1412 quad, viena pola vienpiedziņas (SPST) slēdžus 4 x 8 krustpunkta konfigurācijā 6-slāņu kartē. Slēdžus kontrolē divi seriāli-paralēli pārveidotāji ar sērijas līnijām, kas nāk no regulatora plates. Katrs pārveidotājs piegādā 16 GPIO līnijas, kuras tiek sadalītas starp astoņiem slēdžiem. Izkārtojums parāda ierīču pēdas nospiedumus, kondensatoru atdalīšanas kondensatorus un ciparu vadības signālus pelēkā krāsā. 4 x 8 matricas šķīduma izmērs, izmantojot paralēli vadītus slēdžus, ir 35, 6 mm × 19 mm, kas aizņem platību 676, 4 mm2.

1. attēls. Paralēli vadāms slēdzis 4x8 matricas izkārtojums.

Kā redzams 1. attēlā, lielu daļu no šķīduma laukuma pārņem sērijveidā līdz paralēli pārveidotāji un digitālās vadības līnijas, nevis paši slēdži. Šī neefektīva kuģa telpas izmantošana nav ideāla un ievērojami samazina slēdžu skaitu modulī, kas savukārt negatīvi ietekmē sistēmas kanālu skaitu.

SPI slēdzis risinājums

2. attēlā parādīta 4 × 8 krustpunktu konfigurācija ar astoņiem quad SPST slēdžiem uz 6 slāņu plates. Tomēr šoreiz slēdži ir SPI kontrolēti ADGS1412 ierīces. Kā jau iepriekš, tiek parādīti ierīces pēdas nospiedumi, piegādes kondensatori un SDO pull up rezistori.

Risinājums parāda ierīces, kas konfigurētas kāzu ķēdes formā. Visām ierīcēm ir vienādas mikroshēmas izvēles un sērijas pulksteņa ciparu līnijas no SPI interfeisa, savukārt pirmā ķēdes ierīce saņem sērijas datus. Pēc tam šie dati tiek nodoti visās ķēdes ierīcēs, piemēram, maiņu reģistrā. Šā risinājuma izmērs ir 30 mm × 18 mm, kas ir 540 mm2 platums.

SPI saskarnes izmantošana zelta ķēdes formātā būtiski samazina kuģa platību, ko aizņem serial-to-paralēlais pārveidotājs un digitālās līnijas. Tik daudz, lai vispārējā platības samazināšana par 20% tiek realizēta ar tādu pašu slēdzi konfigurāciju. Tas ļauj ievērojami palielināt kanālu blīvumu. Sistēmas platforma ir arī vienkāršota. Ja slēdžu skaits palielinās uz kuģa, platības ietaupījumi rampos līdz ar to, kā rezultātā> 50% ietaupīt vietu uz dēļu, kas satur simtiem slēdžu.

Tas parāda spēju vairāk pieslēgt slēdžus mazākā apgabalā, kas, savukārt, pieļauj lielu kanālu skaitu fiksētajā platībā salīdzinājumā ar tradicionālo seriālo un paralēlu pārveidotāju risinājumu.

2. attēls. Stikla ķēdes slēdzis 4x8 matricas izkārtojums.

3. attēls SPI slēdzis un paralēlo slēdzi risinājumu salīdzinājums.

ADI SPI slēdzis

Kā parādīts iepriekšējā piemērā, ADI jauno SPI slēdzi var izmantot, lai panāktu lielāku kanālu blīvumu. Divkāršā mikroshēmas risinājums (4. attēls) ļauj ADI precīzijas slēdžus konfigurēt ar nozares standartu, SPI 0 režīmu. Tas nozīmē, ka vietas taupīšanu var panākt, neradot nelabvēlīgu ietekmi uz sistēmas veiktspēju.

4. attēls. ADI inovatīvā virskārta dubultmasu šķīdums.

Daisy-Chain Mode

Kā jau tika minēts iepriekš, ADI SPI slēdži spēj darboties zaļās ķēdes režīmā. ADGS1412 ierīču pievienošana zelta ķēdē ir parādīta 5. attēlā. Visas ierīces koplieto CS un SCLK digitālās līnijas, savukārt ierīces SDO veido savienojumu ar nākamās ierīces SDI. Viens vienots 16 bitu SPI rāmis tiek izmantots, lai visām ķēdes ierīcēm ievadītu daisy-ķēdes režīmu. Daisy-ķēdes režīmā SDO ir 8-ciklu aizkavēta SDI versija, tāpēc vēlamo slēdža konfigurāciju var pārsūtīt no vienas ierīces uz nākamo ķēdes ierīci.

5. attēls. Divi slēdži saknēm ķēdes konfigurācijā.

Kļūdu atklāšanas funkcija

Ja ierīce atrodas adrešu režīmā vai pārslodzes režīmā, protokola un sakaru kļūdas SPI saskarnē ir nosakāmas. Pastāv trīs kļūdu noteikšanas metodes: nepareizs SCLK skaits, nederīga lasīšanas un rakstīšanas adrese un CRC kļūdu noteikšana līdz 3 bitiem. Šīs kļūdu atklāšanas funkcijas nodrošina stabilu digitālo saskarni pat vissmagākajā vidē.

ADI SPI Switch ģimene

ADGS1412 ir pirmā SPI slēdžu relīze, ko izstrādā Analog Devices. ADI, ADGS1412 izstrādātajam dual-die risinājumam ir tikpat zems RON veiktspējas kā paralēli kontrolēts ADG1412, vienlaikus piedāvājot priekšrocības, ko nodrošina sērijas saskarne.

Portfelis tiks būvēts uz ADI augstas veiktspējas slēdžiem, piedāvājot SPI kontrolētās slēdžu versijas, kas jau ir pieejamas. 1. tabulā parādīti pašreizējie un plānotie produkti jaunajā ADI SPI slēdžu grupā. Daļas numurs norāda, kurš analogais slēdzis mirgo, kopā ar SPI līdz paralēlo pārveidotāju ir papildināts ar S, lai parādītu, ka tā ir SPI kontrolēta versija. Šie produkti tiks izlaisti 2017. gadā.

1. tabula. Plānotais ierīces optimizēts produkts jaunajā ADI SPI Switch Family.

Kopsavilkums

Izmantojot SPI kontrolētos slēdžus augsta kanāla blīvuma programmā, ir daudz priekšrocību, salīdzinot ar paralēli vadāmiem slēdžiem. Tas ļauj samazināt kuģa telpu, ko izmanto uz vienu slēdzi, kas savukārt palielina slēdžu blīvumu, ko var realizēt. Tas ir saistīts ar vajadzīgo digitālo vadības līniju samazināšanu un šo vadības līniju nodrošināšanai nepieciešamo ierīču noņemšanu.

Analog Devices ir jauns precizitātes SPI slēdzis, kas ļauj palielināt kanāla blīvumu. To atvieglo zaļo ķēžu režīms, kas pieejams šajās ierīcēs. Sakarā ar to, ka tiek izmantots dubultmasu šķīdums, saglabājas tāds pats slēdžu sniegums, kāds parādīts analogo ierīču pašreizējo slēdžu piedāvājumos. ADGS1412 ir pirmā izlaide jaunu SPI kontrolētu slēdžu ģimenē ar pilnu portfolio, kas nāk no 2017. un 2018. gada.


Rūpniecības raksti ir satura veids, kas ļauj nozares partneriem dalīties ar noderīgām ziņām, vēstījumiem un tehnoloģijām, izmantojot lasītāju All About Circuits, tādā veidā, ka redakcionālais saturs nav piemērots. Visiem rūpniecības izstrādājumiem tiek piemērotas stingras redakcionālas vadlīnijas, kuru nolūks ir sniegt lasītājiem noderīgas ziņas, tehniskās zināšanas vai stāstus. Rūpniecības izstrādājumos izteiktie viedokļi un viedokļi ir partnera tieksme un viedokļi, bet ne obligāti viss par shēmām vai tā autoriem.