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如何为内存芯片选择最佳协议?

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在为存储芯片选择串行外设接口(SPI)和内部集成电路(I2C)协议时,您将处理电子设计中类似的繁琐决策。当两种选择在成本方面没有太大差别时,您的决定变得更加艰难。跟踪您的内存芯片参数需求需要了解功能将为您的产品实现的功能。

SPI和I2C基础

SPI是具有全双工配置的通信协议。它使用四个信号,片选(CS),时钟(SCK),主机输出/从机输入(MOSI)和主机输入/从机输出(MISO),用于主机和从机之间的通信。单个主机到从机的连接需要一个CS信号。这意味着如果多个从站连接到同一总线,则CS信号的数量会增加。

SPI总线的速度没有官方限制。它适用于微控制器以高达10Mhz的速度驱动SPI总线。有四种SPI模式,其中数据锁存在时钟信号的不同边沿和极性上。但是,没有标准机制使主机能够确认从机已成功接收和存储数据。

另一方面,I2C总线只需要两条线,串行数据(SDA)和串行时钟(SCLK)。它的工作速度要低得多,只有100 kHz,尽管大多数微控制器可能都不支持更高的速度。连接到I2C总线的从设备由芯片地址标识,由硬件定义。微控制器的信号引脚是I2C中最低的。

一个明确定义的I2C标准不仅包括协议的速度,还包括主设备和从设备之间的命令,初始化,数据传输和确认。 。这可确保所有支持I2C的设备都遵循单一标准,以便于实现。

在SPI和I2C之间选择存储器芯片时的重要注意事项

SPI和I2C是串行存储器芯片的常用协议,如静态随机存取存储器(SRAM),闪存或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。确定最适合您设计的协议需要的不仅仅是比较成本。以下是一些可以简化决策过程的重要注意事项:

1。速度

当您批量传输数据或有一个紧密的窗口来验证用户输入与存储芯片中存储的数据时,每一微秒计数。如果速度是您最关心的问题,请选择SPI以获得10 MHz的数据传输速率,比I2C的400Khz全速快得多。

如何为内存芯片选择最佳协议?

如果速度很重要,请选择SPI。

2。限制引脚

并非所有硬件设计人员都喜欢使用超过100个引脚的高端微控制器。一些人努力将存储芯片与28引脚微控制器连接起来。在这些情况下,I2C是理想的,因为它只需要几个磁道进行通信。

3。 PCB尺寸

如果您不受任何PCB尺寸限制的约束,则SPI或I2C将非常适合您。但是如果你试图将PCB压缩到一个很小的外壳中,那么更少的轨道意味着更小的PCB,而I2C是更明智的选择。

4。毛刺和错误恢复

设计人员并不完美,也不是I2C协议。 I2C总线对毛刺和锁定很敏感,因为发送和接收都发生在相同的物理磁道上。当主设备未能及时释放总线时,从设备可能会进入锁定状态,因为它已发送主设备未能接收到的回复。处理错误恢复可能很棘手,因为某些情况可能需要在锁定设备上重置电源。

5。电源

如果您正在设计电池供电或太阳能供电设备,则必须尽量降低功耗。 I2C器件通常比SPI消耗更多功率,如果需要考虑功耗,则应根据设计选择SPI。

如何为内存芯片选择最佳协议?

如果您的PCB要小而且甜,请选择I2C。编辑信誉:Robson90/Shutterstock.com

为您的设计做出最佳决策

无论您的最终选择如何,SPI与I2C相比协议要求信号并行路由并且涉及相似的长度以防止任何信号故障。您的决定不仅会影响您的设计功能,还会影响周转时间和整体效率。

通过使用PCB设计软件,可以为您提供从原理图到布局到输出的轻松移动所需的功能和工具,您将能够轻松地做出这些设计选择。利用Altium的CircuitStudio®,利用多种信号路由工具和无限的设计内容,使过程更加轻松。

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