Шинная организация микроконтроллеров. Интерфейсы SPI и I2C.

Шинная структура – структура микропроцессорного контроллера, при которой сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям связи, но в разное время. Группа линий связи, по которым передаются сигнал и коды, называется шиной. Основное достоинство – все устройства, подключенные к шине, обмениваются информацией по одному и тому же протоколу. Также легко осуществляется пересылка информации в нужном направлении, что позволяет обеспечить централизованный обмен информацией.

Недостатки:1) вся информация передается по шинам связи последовательно – снижение быстродействия;

2) любая неисправность устройств может вывести из строя всю систему в связи с параллельным соединением устройств.

Принцип соединения:

Для подключения к шинам используют три вида выходных каскадов схем:

-стандартный выход с двумя состояниями (2С):

У выхода 2С два ключа замыкаются, каждый из которых соответствует св оему логическому уровню (верхний – единица, нижний - ноль)

-выход с открытым коллектором (ОК):

У выхода ОК замкнутый ключ формирует логический ноль, разомкнутый – логическую единицу.

-выход с тремя состояниями (3С):

У выхода 3С ключи работают по аналогии с выходом, однако существует третье состояние – высокоимпедансное (оба ключа разомкнуты). Переход в 3-е состояние управляется сигналом на входе EZ.

Выходные каскады 3С ОК позволяют объединять несколько выходных микросхем для получения мультиплексированных линий. Выход 3С должен обеспечить работу только с одним устройством, остальные должны быть в 3-м состоянии.

Типичная структура микропроцессорной системы:

.

SPI – последовательный синхронный интерфейс передачи данных. Интерфейс SPI работает в полнодуплексном режиме, предназначается для сопряжения процессора и периферии. В интерфейса используются 4 провода:

-MOSI – выход ведущего, вход ведомого;

-MISO – вход ведущего, выход ведомого;

-SCK – передача последовательного тактового сигнала;

-CS – выбор подключаемой микросхемы.

Скорость передачи данных определяется тактовой частотой ведущего устройства.

I2C – последовательная шина данных, используемая для связи микросхем с помощью двух двунаправленных линий связи. Предназначен для соединения низкоскоростных элементов системы. В шине используются 2 провода:

-SDA – линия данных;

-SCL – линия синхронизации.

Каждое устройство, подключенное к шине, может быть программно адресовано. Классическая адресация учитывает 7-битное адресное пространство. I2C поддерживает наличие нескольких ведущих устройств с учетом средств предотвращения конфликтов. Оповещение передачи данных осуществляется с помощью режимов СТАРТ и СТОП. Основной режим работы – 100 кбит/с.