Panoramica:

Sto comunicando tra 3 schede PCB personalizzate con dspic33 su di loro usando SPI. Ho un master e 2 slave, ma sto inviando a entrambi gli slave gli stessi dati (e permettendo loro di scegliere a cosa prestare attenzione).

Configurazione hardware:

I due slave hanno controller del motore BLDC integrati e il Master controlla questi controller del motore tramite SPI. I fili passano a circa 3 piedi dal master ad ogni slave e le intestazioni sono tipiche intestazioni SAMTECH con foro passante da 1 ". Ogni controller di motore ha il proprio regolatore da 3,3 volt che gestisce l'elettronica dsPIC / LV. Uso un regolatore del controller del motore (chiamiamolo A) per alimentare anche il DSPIC master SPI. All'altro controller del motore (chiamiamolo B), ho appena eseguito le linee SPI e messo a terra dal master. Il clk SPI funziona a 100KHz

Arrivare al punto (finalmente):

Senza motori in funzione, tutto funziona bene, tutti i dati arrivano come previsto ad entrambi gli slave. Tuttavia, quando avvio i motori, Bslave non ottiene più i dati corretti. O sta raccogliendo orologi extra o lasciandoli cadere, suppongo che facciano rumore extra. In ogni caso i suoi checksum iniziano a fallire. Aslave funziona come un campione, qualunque cosa accada.

1) Ti aspetti che tutti questi dispositivi debbano essere alimentati dalla stessa sorgente da 3,3 volt? Se è così, puoi convincermi parlando del ciclo di induttanza più lungo e della magia nera come quella.

2) Hai qualche tipo di regola empirica su quanto velocemente posso aspettarmi di essere in grado di eseguire SPI clk e avere successo con una configurazione hardware come sopra?

Ho eseguito SPI (2MHz clock) a circa 5 m da 1 box a un altro box e non ho esitato a progettare l'orologio e i dati per un output bilanciato. Il cavo (personalizzato) tra i due utilizzava anche doppini intrecciati e schermo sia su dati che su orologio.

Ho anche inviato l'alimentazione isolata al box remoto tramite convertitori cc / cc. Non ho avuto abbastanza tempo per sbagliarmi, quindi forse la mia soluzione è stata eccessiva ma, ehi, ha funzionato. Il mio ragionamento alla base di questa decisione è che non volevo che picchi di "consumo attuale" scendessero sugli schermi della coppia intrecciata. Gli schermi non erano collegati a terra all'estremità di invio del PC. Tratta i segnali digitali come preziosi segnali analogici per ottenere le migliori prestazioni: fai sempre terminare lo schermo all'estremità di ricezione e se devi (per qualsiasi motivo) terminare a malincuore (anche) all'estremità di invio.

Era per la trasmissione di 128 canali di segnali analogici a bassa velocità a un breakout box da un PC. Sospetto che se ne avessi avuto bisogno avrei potuto farlo funzionare a 20 MHz.

SPI non è diverso da qualsiasi altra interfaccia elettrica. Presta attenzione ai soliti problemi di integrità del segnale (schermatura, area del loop, impedenza, terminazione del segnale, ecc.) E puoi percorrerlo a una distanza ragionevole. Qual è una distanza ragionevole, dipende da cosa ci stai facendo e da quanto bene puoi controllare i vari fattori.

Riesci a correre 3 piedi? Certamente. Dovresti? Bene, ci sono cose migliori da usare. Come altri hanno sottolineato, c'è RS-4xx che potrebbe funzionare bene. Puoi anche eseguire SPI, ma usa la segnalazione differenziale sul cavo come RS-4xx. Questo utilizzerà più fili, ma quelli sono le interruzioni. Puoi anche fare il normale RS-485, usando un UART e simili.

Personalmente ho fatto passare SPI su cavi da 1 piede, all'interno di uno chassis, a velocità fino a 32 MHz senza problemi. Ho anche eseguito I2C su 4 piedi a 100 KHz in un ambiente EMI elevato e SPI è molto meglio di I2C, quindi può essere fatto. Ma se non presti attenzione ai dettagli, puoi facilmente imbatterti in problemi. Ma onestamente, è necessario prestare attenzione ai dettagli indipendentemente da ciò che si utilizza.

Valuta attentamente il tuo schema di messa a terra. Proteggi le linee dati, se aiuta, e collega correttamente lo schermo. Non eseguire dati e clock sulla stessa coppia intrecciata. Utilizzare l'isolamento galvanico se necessario. A parte questo, non ci sono regole empiriche di cui sono a conoscenza.

SPI è stato progettato per (1) comunicazione a corto raggio, di solito all'interno di un PCB e (2) nell'ambiente con poca EMI. Forse, gli unici bus che funzionano peggio di SPI in presenza di EMI sono I ² C e 1 filo. Esistono bus progettati per la comunicazione a lungo raggio in presenza di EMI (RS-485, CAN, Ethernet).

È possibile estendere e potenziare la SPI. Ecco una nota applicativa , che mostra un bus SPI con linee differenziali.

Esistono alcuni modi per ridurre al minimo gli effetti del rumore sulle linee del segnale. Il modo più semplice è instradare un piano di rame o una traccia di rame adiacente alle tracce del segnale. Ciò riduce al minimo l'induttanza delle tracce e l'area del loop.

Ad alta frequenza alle correnti di ritorno piace percorrere un percorso di minima impedenza adiacente alle linee di segnale stesse. Presumo che tu abbia una messa a terra comune tra i tuoi circuiti, ma ciò potrebbe causare problemi per la segnalazione ad alta frequenza se la tua terra comune è semplicemente una connessione di terra "di potenza" tra i circuiti. Provocherà un'area di loop molto ampia per le correnti del segnale che può consentire molta iniezione di rumore a causa dell'accoppiamento magnetico vagante.

Se possibile, collegare una connessione di terra aggiuntiva tra i terreni adiacenti alle linee del segnale SPI oltre a mantenere un piano di terra in rame o una traccia instradata adiacente alle linee all'interno delle schede. Potrebbe fare una differenza nel modo in cui il tuo circuito è sensibile ai motori.