¿Corregir SPI, la terminación I2C y el limitador EMI para el bus externo?

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Esta pregunta ha sido editada. El autobús ya no se divide. Toda la pregunta y las cifras han sido editadas.

ANTECEDENTES
Estoy usando un ATSAM3U2E y quiero incluir tanto el bus SPI como el bus I2C en el conector de expansión para futuras tarjetas de expansión. Dado que no sé cuántos dispositivos se conectarán a cada bus, estoy buscando una guía sobre cómo terminar el bus correctamente en la placa principal (y en los backplanes).

En realidad hay dos backplanes.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ambos buses (I2C y SPI) están conectados a los dos backplanes con un cable plano. En cada backplane hay 1 resp. 3 conectores de borde en los que se deslizan la placa de expansión / módulos.

La distancia del cable al plano posterior x3 es aproximadamente de 20 a 30 mm, pero los trazos de señal en la placa principal pueden ser de aproximadamente 50 mm. El cable del panel posterior x1 es de aproximadamente 50 - 60 mm.

Quiero mantener baja la cantidad de trazas y cables, por lo que no planeo emparejarlos con GND en los cables.

Como no sé qué aspecto tendrían estos módulos y la placa de expansión en el futuro, supongo que tenemos que estimar una cantidad promedio de dispositivos. Ya hay un dispositivo SPI en la placa principal y estima 1 SPI y un I2C en cada módulo y tarjeta de Expansión para un total de:

  • Bus de la tarjeta de expansión: 1 dispositivo SPI y uno I2C.
  • Bus de módulo: 3 dispositivos SPI y 3 dispositivos I2C.

Mi objetivo es ejecutar los autobuses a la velocidad máxima; SPI @ 20MHz e I2C a 400kHz si es posible.

Se supone que la tarjeta de expansión agrega nuevos puertos de alta velocidad, como Ethernet u otras expansiones más avanzadas. Lo más probable es que tenga su propio MCU.

Los módulos son para tareas más simples, como teclados, indicadores LED y quizás una pequeña pantalla LCD.

PREGUNTA
Dado que el SPI y el I2C pasan a través de 4 conectores de cinta, asumo que colocaré algunas resistencias en serie cerca de la MCU. Pero ¿qué hay de EMI en los cables? ¿Debo poner algo en los conectores de la placa principal y también en las placas posteriores? ¿Qué hay de los conectores de borde, debería colocar algo allí?

Las resistencias de pull-up I2C, ¿debo colocarlas cerca de la MCU o cerca del extremo del bus I2C en la placa posterior? ¿O en el conector de expansión?

Si los buses estuvieran solo en la placa base, los tendría cubiertos. Pero como hay muchos conectores / cables en la forma, no estoy muy seguro de cómo manejar esto correctamente.

(En aras de la discusión, suponga que tengo las señales SPI SS cubiertas, no es necesario señalar que no las menciono).

    
pregunta Max Kielland

1 respuesta

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A 20 MHz SPI puede tener problemas con la integridad de la señal, así como con EMI. Tiene más que ver con el tiempo de subida de la señal. La mala integridad de la señal puede hacer que SPI no funcione. La falta de cables a tierra en los cables podría aumentar EMI. Ambos podrían mitigarse con resistores en serie para reducir la velocidad de los bordes de las señales SPI. Consideraría agregar cables a tierra adicionales en el cable adyacente a las señales SPI. Sería una buena idea simular esto, pero las herramientas para hacerlo son muy caras, al menos las que uso. Es difícil predecir lo que realmente va a suceder. I2C es mucho más lento y por lo tanto menor riesgo. No creo que importe mucho dónde se colocan las resistencias de pull-up, pero probablemente las quiera en la placa principal para que el bus I2C no flote si el backplane no está conectado.

    
respondido por el EE_socal

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