Một Giao diện Ngoại vi Nối tiếp (SPI) được sử dụng để liên lạc trong khoảng cách ngắn, đặc biệt là trong các hệ thống nhúng. Một giao thức truyền thông nối tiếp phổ biến hơn là I2C, tạo điều kiện giao tiếp giữa các thành phần điện tử, cho dù các thành phần đó nằm trên cùng một PCB hay được kết nối bằng cáp.
Lựa chọn giữa I2C và SPI, hai giao thức truyền thông nối tiếp chính, đòi hỏi bạn phải hiểu rõ về những ưu điểm và hạn chế của I2C, SPI và ứng dụng. Mỗi giao thức truyền thông có những ưu điểm riêng biệt có xu hướng phân biệt chúng khi chúng áp dụng cho ứng dụng của bạn.
- Tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao và năng lượng thấp.
- Không phải là tiêu chuẩn chính thức - thường ít tương thích hơn.
- Tốt hơn để giao tiếp với một số thiết bị ngoại vi và thay đổi vai trò của thiết bị chính.
- Tiêu chuẩn hóa đảm bảo khả năng tương thích tốt hơn.
SPI tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao, năng lượng thấp. I2C phù hợp hơn để giao tiếp với một số lượng lớn các thiết bị ngoại vi. Cả SPI và I2C đều là các giao thức truyền thông ổn định, mạnh mẽ dành cho các ứng dụng nhúng rất phù hợp với thế giới nhúng.
SPI Ưu và Nhược điểm
-
Hỗ trợ giao tiếp song công tốc độ cao hơn.
- Công suất rất thấp.
- Khoảng cách truyền ngắn, không thể giao tiếp giữa các thành phần trên các PCB riêng biệt.
- Một số biến thể và tùy chỉnh có thể tạo ra các vấn đề về khả năng tương thích.
- Yêu cầu thêm đường tín hiệu để quản lý nhiều thiết bị trên cùng một xe buýt.
- Không xác minh rằng dữ liệu được nhận chính xác.
- Dễ bị nhiễu hơn.
Giao diện Nối tiếp đến Ngoại vi là một giao diện truyền thông nối tiếp bốn dây công suất rất thấp. Nó được thiết kế để bộ điều khiển IC và thiết bị ngoại vi có thể giao tiếp với nhau. Bus SPI là bus song công, cho phép truyền thông đến và đi từ thiết bị chính đồng thời với tốc độ lên đến 10 Mbps. Hoạt động tốc độ cao của SPI thường hạn chế nó được sử dụng để giao tiếp giữa các thành phần trên các PCB riêng biệt vì sự gia tăng điện dung mà giao tiếp khoảng cách xa hơn làm tăng thêm các đường tín hiệu. Điện dung PCB cũng có thể giới hạn độ dài của đường giao tiếp SPI.
Mặc dù SPI là một giao thức đã được thiết lập, nó không phải là một tiêu chuẩn chính thức. SPI cung cấp một số biến thể và tùy chỉnh dẫn đến các vấn đề về khả năng tương thích. Việc triển khai SPI phải luôn được kiểm tra giữa bộ điều khiển chính và thiết bị ngoại vi thứ cấp để đảm bảo rằng sự kết hợp sẽ không xảy ra các sự cố giao tiếp không mong muốn ảnh hưởng đến sự phát triển của sản phẩm.
I2C Ưu và Nhược điểm
- Hỗ trợ nhiều thiết bị trên cùng một bus mà không cần thêm đường tín hiệu chọn lọc thông qua định địa chỉ thiết bị trong giao tiếp.
- Tiêu chuẩn chính thức cung cấp khả năng tương thích giữa các triển khai I2C và khả năng tương thích ngược.
- Đảm bảo rằng thiết bị phụ nhận được dữ liệu đã gửi.
- Có thể truyền qua PCB, nhưng ở tốc độ truyền thấp.
- Rẻ hơn để triển khai so với giao thức truyền thông SPI.
- Ít bị nhiễu hơn SPI.
- Truyền dữ liệu qua khoảng cách xa hơn.
- Tốc độ truyền và tốc độ dữ liệu chậm hơn.
- Có thể bị khóa bởi một thiết bị không giải phóng được bus giao tiếp.
- Hút nhiều điện hơn SPI.
I2C là một giao thức truyền thông nối tiếp tiêu chuẩn chính thức chỉ yêu cầu hai đường tín hiệu được thiết kế để giao tiếp giữa các chip trên PCB. I2C ban đầu được thiết kế cho giao tiếp 100 kbps. Tuy nhiên, các chế độ truyền dữ liệu nhanh hơn đã được phát triển trong nhiều năm để đạt được tốc độ lên đến 3,4 Mbps. Giao thức I2C đã được thiết lập như một tiêu chuẩn chính thức, cung cấp khả năng tương thích tốt giữa các triển khai I2C và khả năng tương thích ngược tốt.
Ngoài danh sách ưu và nhược điểm ở trên, I2C chỉ yêu cầu hai dây. SPI yêu cầu ba hoặc bốn. Hơn nữa, SPI chỉ hỗ trợ một thiết bị chính trên bus trong khi I2C hỗ trợ nhiều thiết bị chính.
Lựa chọn giữa I2C và SPI
Nhìn chung, SPI tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao và công suất thấp, trong khi I2C phù hợp hơn để giao tiếp với một số lượng lớn thiết bị ngoại vi, cũng như trong các tình huống liên quan đến sự thay đổi động của vai trò thiết bị chính giữa các thiết bị ngoại vi trên I2C xe buýt.
