Выбор между I2C и SPI, двумя основными вариантами последовательной связи, может быть довольно сложной задачей и оказать значительное влияние на дизайн проекта, особенно если используется неправильный протокол связи. И SPI, и I2C имеют свои преимущества и ограничения как протоколы связи, что делает их подходящими для конкретных приложений.
SPI
SPI, или Последовательный к периферийному интерфейсу, является четырехпроводным интерфейсом последовательной связи с очень низким энергопотреблением, предназначенным для обмена данными между контроллерами и периферийными устройствами. Шина SPI представляет собой полнодуплексную шину, которая позволяет передавать данные на ведущее устройство и обратно одновременно со скоростью до 10 Мбит/с. Высокоскоростная работа SPI, как правило, ограничивает его использование для связи между компонентами на отдельных печатных платах из-за увеличения емкости, которое добавляется при передаче данных на большие расстояния в сигнальные линии. Емкость печатной платы также может ограничивать длину линий связи SPI.
Хотя SPI является установленным протоколом, он не является официальным стандартом, который приводит к нескольким вариантам и настройкам SPI, которые могут привести к проблемам совместимости. Реализации SPI должны всегда проверяться между ведущими контроллерами и подчиненными периферийными устройствами, чтобы гарантировать, что в комбинации не возникнут неожиданные проблемы со связью, которые повлияют на разработку продукта.
I2C
I2C – это официальный стандартный протокол последовательной связи, для которого требуются только две сигнальные линии, предназначенные для связи между микросхемами на печатной плате. Первоначально I2C был разработан для связи со скоростью 100 кбит/с, но с годами были разработаны более быстрые режимы передачи данных для достижения скоростей до 3,4 Мбит/с. Протокол I2C был установлен в качестве официального стандарта, который обеспечивает хорошую совместимость между реализациями I2C и хорошую обратную совместимость.
Выбор между I2C и SPI
Выбор между I2c и SPI, двумя основными последовательными протоколами связи, требует хорошего понимания преимуществ и ограничений I2C, SPI и вашего приложения. Каждый коммуникационный протокол будет иметь свои преимущества, которые будут отличаться применительно к вашему приложению. Ключевые различия между I2C и SPI:
- I2C требует только два провода, в то время как SPI требует три или четыре
- SPI поддерживает более высокую скорость полнодуплексной связи, в то время как I2C медленнее
- I2C потребляет больше энергии, чем SPI
- I2C поддерживает несколько устройств на одной шине без дополнительных линий сигнала выбора посредством адресации устройства связи, в то время как SPI требует дополнительных сигнальных линий для управления несколькими устройствами на одной шине
- I2C гарантирует, что отправленные данные получены подчиненным устройством, в то время как SPI не проверяет, что данные получены правильно
- I2C может быть заблокирован одним устройством, которое не может освободить коммуникационную шину
- SPI не может передавать данные с PCB, в то время как I2C может, хотя и при низких скоростях передачи данных
- I2C дешевле в реализации, чем протокол связи SPI
- SPI поддерживает только одно ведущее устройство на шине, в то время как I2C поддерживает несколько мастер-устройств.
- I2C менее подвержен шуму, чем SPI
- SPI может перемещаться только на короткие расстояния и редко за пределы PCB, в то время как I2C может передавать данные на гораздо большие расстояния, хотя и на низких скоростях передачи данных.
- Отсутствие формального стандарта привело к нескольким вариантам протокола SPI, которые в значительной степени были исключены протоколом I2C
Эти различия между SPI и I2C должны облегчить выбор наилучшего варианта связи для вашего приложения. И SPI, и I2C являются хорошими вариантами связи, но у каждого есть несколько явных преимуществ и предпочтительных приложений. В целом, SPI лучше подходит для приложений с высокой скоростью и низким энергопотреблением, а I2C лучше подходит для связи с большим количеством периферийных устройств и динамического изменения роли главного устройства среди периферийных устройств на шине I2C. И SPI, и I2C являются надежными и стабильными протоколами связи для встраиваемых приложений, которые хорошо подходят для встраиваемых систем.
