SPI接口的时钟选择
2008-04-23
作者:Mark Cantrell
高速SPI接口的隔离并非仅是简单的根据数据速率" title="数据速率">数据速率选择数据隔离器。传输延迟" title="传输延迟">传输延迟同样会限制SPI的速率。幸运的是,正如此篇应用笔记中所述,有一种方法能够直接解决传输延迟问题。
标准的SPI接口使用主设备生成的时钟信号" title="时钟信号">时钟信号SCLKM控制总线上所有数据的传输。主从设备之间的数据传输类似于两个互连移位寄存器之间的数据传输。主从设备在一个时钟相位周期中将数据传送到总线上,并在相反的相位周期中将数据读入它们的移位寄存器中。只要总线上的往返传输延迟小于半个时钟周期" title="时钟周期">时钟周期,系统就可以正常工作,因为数据必须在半个时钟周期之后,在下一个时钟沿开始之前返回到主设备中。
SPI总线的隔离限制了时钟速率SCLKM,因为来自从设备的数据必须在下一个时钟沿之前到达主设备。由于该动作所需的最短时间是最大" title="最大">最大传输延迟的两倍,因此这设定了时钟速率的上限。
例如,ADuM1401CRWZ的速率为45MHz,最大传输延迟为32ns。当用于隔离SPI接口时,半时钟周期必须大于传输延迟的两倍,或者最大SCLKM速率为7.8MHz。这就严格地限制了SPI的数据速率。事实上,为了支持45 MHz的SPI接口,数字隔离器的最大保证传输延迟必须小于5.5ns。
现在有一种解决方案能消除这个瓶颈,如下图所示,如果SCLKM信号通过耦合器与来自从设备的数据一起返回主设备,则对于新信号的SCLKS和数据而言,通过耦合器的传输延迟差是相同的。SCLKS为数据返回主设备提供时钟信号,速率可由耦合器的保证数据速率来设定。在此例中,SPI时钟速率提高到45MHz,是原时钟速率的五倍。此解决方案的代价仅仅是添加用于返回主时钟的耦合器通道。
ADuM1401CRWZ和ADuM3441CRWZ iCoupler器件推荐用于SPI应用,可以实现高达50MHz的数据速率。
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