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[FAQ] TMUX1575: SPI 应用(三/四线制 SPI、QSPI 或 OSPI)应该使用什么模拟开关/多路复用器?

Part Number: TMUX1575

当查找 SPI、QSPI 或 OSPI 模拟开关/多路复用器时,了解各种 SPI 标准的一些规范非常重要。下面列出的频率是一些常见范围,但不一定是绝对最大值:

多线制、多点、推挽式通信协议

串行外设接口(SPI 三线制和四线制):

  • 电压电平:8V、3.3V、5V
  • 典型频率:特定于器件,通常小于 100MHz

四线串行外设接口 (QSPI)

  • 电压电平:8V、3.3V
  • 典型频率:特定于器件,通常为 100MHz – 120MHz

八进制串行外设接口 (OSPI)

  • 电压电平:8V、3.3V
  • 典型频率:特定于器件,最高可达 200MHz

尽管有三种不同的协议,但是除了电压电平和带宽差异外,它们在运行中非常相似。所有三组协议都可以按相同的方式进行细分。这些是多线制协议,每种协议都可以将信号分为 3 组:数据信号、时钟信号、较慢的控制信号。协议的工作方式是让一个器件在由多个器件共享的总线上控制所有通信。控制器件称为控制器,而其他器件称为外设。

但是,为什么在使用寻址和片选线路来控制哪个器件进行通信的多点系统中需要开关或多路复用器?答案有两方面。首先,SPI 协议指定 1 个控制器,在一些系统中,多个控制器共享多个外设。要更改控制总线的控制器,需要在两个控制器之间切换总线。另一个原因是,每个用于四线制、QSPI 和 OSPI 的器件都需要自己的片选线路,这可以快速使用可用的 GPIO 引脚。但是,可以使用开关或多路复用器将 GPIO 扩展到多个器件。当为第二种情况选择一个开关时,唯一的问题是电压电平和配置,因为片选电路是协议中较慢的线路之一。但是,第一种情况需要更多的分析。

            SPI 协议本身没有“规定的频率”,但它是总线上器件及其限制条件的产物。根据经验,OSPI 和 QSPI 的最大频率会更高,因为它们的标称频率为 100MHz 或更高,而三线制和四线制 SPI 通常小于 100MHz。一个非常重要的注意事项是 SPI 频率是指方波的基频,因此开关的带宽需要至少是 SPI 频率的 1.5 – 3.0 倍才能通过,而不会有太多衰减。

            讨论频率和电压电平后,下一个思考的重要问题是要开关多少个线路。这是一个简单的答案,三线制 SPI 为 3,四线制 SPI 为 4,QSPI 为 6,而 OSPI 为 12。

请参阅以下内容,了解针对双控制器系统的 SPI 开关/多路复用器建议:

用于 2 个控制器至 1 个外设总线应用的 SPI 兼容开关

SPI 电压电平

电源电压电平

器件

特性

封装

封装尺寸(长 x 宽)

1.8V


3.3V

1.8V

3.3V

TMUX1575

1.2V 兼容控制输入


断电保护

失效防护逻辑

逻辑引脚上的集成下拉

WSCP

1.34mm x 1.34mm

1.8V


3.3V


5V

1.8V


3.3V

5V

TMUX1574

1.8V 兼容控制输入


断电保护

失效防护逻辑

逻辑引脚上的集成下拉

TSSOP

5.00mm x 4.40mm

SOT-23-THN

4.20mm x 2.00mm

 

UQFN

2.60mm x 1.80mm

 

1.8V


3.3V


5V

SN3257-Q1

1.8V 兼容控制输入


断电保护

失效防护逻辑

逻辑引脚上的集成下拉

通过汽车认证

TSSOP

5.00mm x 4.40mm

 

SOT-23-THN

4.20mm x 2.00mm

 

 

 

用于 2 个控制器至 1 个外设总线应用的 QSPI 兼容开关

QSPI 电压电平

电源电压电平

器件

数量

特性

封装

封装尺寸(长 x 宽)

1.8V

3.3V

1.8V

3.3V

TS3A27518E-Q1

1

1.8V 兼容控制输入

断电保护

通过汽车认证

TSSOP

7.80mm x 4.40mm

WQFN

4.00mm x 4.00mm

1.8V


3.3V

5V

TMUX1574

2

1.8V 兼容控制输入


断电保护

失效防护逻辑

逻辑引脚上的集成下拉

TSSOP

5.00mm x 4.40mm

SOT-23-THN

4.20mm x 2.00mm

UQFN

2.60mm x 1.80mm

 

用于 2 个控制器至 1 个外设总线应用的 OSPI 兼容开关

OSPI 电压电平

电源电压电平

器件

数量

特性

封装

封装尺寸(长 x 宽)

1.8V

3.3V

1.8V

3.3V

TS3A27518E-Q1

2

1.8V 兼容控制输入

断电保护

通过汽车认证

TSSOP

7.80mm x 4.40mm

WQFN

4.00mm x 4.00mm

 

1.8V


3.3V

5V

TMUX1574

3

1.8V 兼容控制输入


断电保护

失效防护逻辑

逻辑引脚上的集成下拉

TSSOP

5.00mm x 4.40mm

 

SOT-23-THN

4.20mm x 2.00mm

 

UQFN

2.60mm x 1.80mm