[参考译文] SN74LVC245A：改善从 MEMS 传感器到超过2m 距离的 SPI 数据传输的指南

您好、Clemens：
感谢您的快速响应。 LVDS 无疑是适合我们应用的完美解决方案、但每通道成本超出了此项目的预算。 是否有任何成本优化的 LVDS 解决方案可用？

我们在用例中计划的时钟频率是1MHz 和2MHz。

说过、对于使用 CAT-5高质量屏蔽双绞线且最大距离为2m 的典型工业用例、使用 TXU0304-Q1等2个电平转换器可以同样出色地将 MEMS 的3.3V SPI 通过 电缆转换为5V、并在 MCU 处返回为3.3V 吗？

确实建议我们采取某种方法来评估这两个选项。

我做出了这一选择、因为它符合汽车标准、并 假设-Q1 IC 整体更加稳健、成本会有一小幅差异。

是的、您对电缆的建议已被记录下来、谢谢！

有没有关于低成本优化 LVDS 器件的想法？ 此外、是否有任何有关 TI 针对更长电缆距离上的 SPI 传输进行的信号完整性测试的基准测试/文章/应用手册？ 我认为这可能是客户在工业环境中将 SPI 扩展到1m 以上的非常常见的用例、因为传感器和 MCU 板通常相隔很远。

我们是否能够优化设计、这样我们就  对 MOSI 和 MISO 线路使用 LVDS DS90LV011ATMFX 和 DS90LV012ATMFX、而对 CLK 和 SS 线路使用缓冲器？ 我在做此假设时是否遗漏了一些重大内容？ 如果这种配置有效、我们可能会显著优化成本。

TXB 具有许多限制。 我不建议这样做、除非信号实际上是双向的、并且不存在方向信号。 然后您必须确保您的电路遵守其限制。

使用更高的电压可降低噪声灵敏度(这正是 RS -232背后的理念)、但噪声敏感度不高。 噪声非常大的环境需要差分传输。

规格。

是否有一些基准研究/仿真可帮助我们了解5V I2C 拥有超过3.3V I2C 信号的改进？  

感谢您介绍用于 SPI 的 LVDS 并共享低成本 LVDS IC、我将在嘈杂环境应用中使用这些技术。

对于 LVDS 实现是否需要考虑任何特殊注意事项？ ESD 和其他保护措施？

Emrys 您好、

对于稳健的系统设计、您是否会为 I2C、SPI 和 USART 总线建议一些出色的保护措施(隔离除外、这种隔离成本高昂、有时不需要)？

到目前为止、我们已计划使用聚酯开关进行过流保护、 TVS 二极管和铁氧体磁珠、如果需要实现系统级稳健性、请指导我们采取任何额外的保护措施。 此外、如果有一些集成 IC、而不是在电路板上安装多个无源组件。

至于稳健的系统设计，您是否会建议我们为 I2C、SPI 和 USART 总线采取一些重要的保护措施(隔离除外，隔离成本高昂，有时不需要)？

恐怕这不是我的专业领域。 我可以告诉大家的是、大多数 IC 在设计时都没有考虑系统级 ESD 保护、通常只能处理制造过程中的轻微冲击(2kV HBM)。 任何与人或设备接触的物品都应符合 IEC-61000-4-2等级要求。 此处提供了包含更多详细信息的应用手册： https://www.ti.com/lit/sg/sszb130d/sszb130d.pdf 

尊敬的 Emrys 和 Clemens：

在结束本次讨论之前、我想为那些希望在嘈杂的工业环境中将 SPI 扩展到2m 以上距离的所有人提供一个简洁的参考。 您能否分享一下选择 LVDS 驱动器时需要考虑的关键参数、以及在将 LVDS 用于长距离 SPI 时需要牢记的任何特殊注意事项？

-传播延迟
-转换率
- 输出电压摆幅
-共模电压
- 输入阈值电压

应查找哪些可直接影响 SPI 信号完整性和/或最高速度的附加指针？

感谢您提供宝贵的意见、与我们的要求用例相比、现在我对使用基于 SPI 的传感器和 MCU 通信有了更多的信心。

您好、Clemens：

您是否还可以建议在 类似应用中使用 RS 至422/485 IC？ 我们是否也可以使用 RS 至485/422驱动器来传输 SPI 信号？

RS - 4xx 器件的功耗更高、一般来说、功耗更昂贵。

使用多个通道时、请参阅 AM26C31/AM26C32或 AM26LV31/AM26LV32；对于反向通道、请使用任何1+1收发器、例如 THVD1500或 THVD1400。

您好、Clemens：

您能提供什么参考设计来指导我们评估通过差分总线进行 RS 传输时使用的 SPI-4xx 吗？

这似乎更有希望、因为我们有 RS 4xx 驱动程序可从本地供应商获得、而 LVDS 我们需要通过导入进行采购。

此外、在我们的应用中、功率预算不是问题、我们有一个稳定的电源可用。

以下假设是否是有效的用例？

-我添加了用于电平转换的缓冲器和施密特触发器,以提高抗噪能力,避免潜在的 电缆问题。

- RS AM26C31/AM26C32或 AM26LV31/AM26LV32差动驱动器;

-同样可以用于 RS - 4xx 驱动程序和 I2C 从设备/主设备之间的 P82B96 I2C

请引导我们正确的方向。

您好、Clemens：

我们希望通过 SPI 将基于 MEMS 的传感器连接至我们的 MCU、 TI 的以下应用手册 建议使用如下配置：

在我们实施它之前、 我希望收到您关于适用性的建议、如果我们在从传感器到 MCU 的单工通信方面缺少任何基本内容？

我们计划 在两侧使用2个 DS8921、与使用2个 LVDS 相比、该配置可显著降低每个传感器 SPI-MCU 的成本。

此致。

本应用手册中有一个隔离器(这会增加传播延迟)并高速运行。 在没有隔离器且以10 MHz 运行的情况下、应该不需要时钟反馈。

您实际需要每个方向多少个 SPI 信号？

噢、我们在 MCU 上的2个单独 SPI 接口上有2个 MEMS 传感器、每个 MEMS 传感器都具有 SPI 的3线和4线配置。

我们希望最大程度地减少 SPI 引脚的数量、我正努力评估是否需要 SC/CS -芯片选择引脚、如果它始终是来自传感器> MCU 的数据。 在使用 STP 电缆24AWG 且 SPIclock 最大为10MHz 进行信号传输的使用案例中、数据传输的解决方案成本和可靠性对于最大距离为3m 的使用案例至关重要。

IIS3DWB 数据表在图2中显示需要/CS 信号的下降沿/上升沿。

您始终需要写入寄存器地址。 而且3线模式使用双向线路、因此不能与 RS 422一起使用。 因此您需要使用4线模式。

传感器是否位于同一电路板上、以便它们可以共享 SPI 信号？

感谢您的反馈、我们将在2个不同的 PCB 上安装2个 MEMS 传感器 、这些 PCB 将 安装在要监测振动级别的机器的不同部件上。

这2个 MEMS 传感器应使用4线通过单独的 SPI 线路与同一 MCU 上的2个不同 SPI 主器件进行连接。

因此、为了在最终使用前进行确认、我们是否遗漏了一些东西、 当选择1个 AM26C31 (4个驱动器通道)和1个 AM26C32 (4个接收器通道)时、我们得到：

主器件输出 (驱动程序)
- MOSI
- SCK
- CS/SS  

主器件输入 (接收器)
- MISO  
-中断1
-中断2

与 DSLVDS047/048 IC 相比、该配置在我们的预算范围内并适合用于布板空间。 此外、我经常想知道为什么同一个 TI IC 的价格差别很大？ 例如、AM26C31IDR 为0.23美元、而 AM26C31IDBR 为0.416美元。 除了明显的封装差异外、这些特性之间是否存在任何功能差异？

您好、Clemens：

关于该主题的最后一个问题是、我们可以使用 AM26C32 IDR   AM26C32I 驱动器 电源  接收器？

我们在这里是否错过了任何明显的内容？ 我们能否将任何 AM26C31xxx 器件与任何 AM26C32xxx 器件连接？

您好， Clemens Ladisch，

我希望您能就在工业环境中使用 AM26C31/32驱动程序进行 SPI 通信的特定配置提供指导。 我们的目标是在单个 SPI 总线上以更长的电缆距离将多个 MEMS 传感器从器件与单个 MCU 主器件进行连接。

请您确认以下配置的有效性：

• 菊花链拓扑 :按顺序连接从器件,两端正确端接,符合 EIA-422标准。
• 星型拓扑 :在 EIA-422标准的限制范围内,以星型配置连接从机。

深入了解使用 AM26C31/32驱动器实现这些拓扑的兼容性、潜在挑战和最佳实践将非常有价值。

感谢您的专业知识和帮助。