Η επιλογή μεταξύ I2C και SPI, των δύο κύριων σειριακών επιλογών επικοινωνίας, μπορεί να είναι μια μεγάλη πρόκληση και να έχει σημαντικό αντίκτυπο στο σχεδιασμό ενός έργου, ειδικά αν χρησιμοποιείται λάθος πρωτόκολλο επικοινωνίας. Τόσο το SPI όσο και το I2C φέρνουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και περιορισμούς ως πρωτόκολλα επικοινωνίας που τα καθιστούν κατάλληλα για συγκεκριμένες εφαρμογές.
SPI
Το SPI ή το Serial to Peripheral Interface είναι μια διεπαφή σειριακής επικοινωνίας τεσσάρων συρμάτων, πολύ χαμηλής ισχύος, σχεδιασμένη για να επικοινωνούν μεταξύ τους οι ελεγκτές IC και τα περιφερειακά. Ο δίαυλος SPI είναι ένας δίαυλος full duplex, ο οποίος επιτρέπει στην επικοινωνία να ρέει ταυτόχρονα προς και από την κύρια συσκευή σε ταχύτητες έως 10Mbps. Η λειτουργία υψηλής ταχύτητας του SPI περιορίζει γενικά τη χρήση του για την επικοινωνία μεταξύ των εξαρτημάτων σε ξεχωριστά PCB λόγω της αύξησης της χωρητικότητας που η επικοινωνία μεγαλύτερης διάρκειας προσθέτει στις γραμμές σήματος. Η χωρητικότητα των PCB μπορεί επίσης να περιορίσει το μήκος των γραμμών επικοινωνίας SPI.
Ενώ το SPI είναι ένα καθιερωμένο πρωτόκολλο, δεν είναι ένα επίσημο πρότυπο που οδηγεί σε αρκετές παραλλαγές και προσαρμογές SPI που μπορούν να οδηγήσουν σε προβλήματα συμβατότητας. Οι εφαρμογές του SPI θα πρέπει πάντα να ελέγχονται μεταξύ των κεντρικών ελεγκτών και των δευτερευόντων περιφερειακών για να διασφαλιστεί ότι ο συνδυασμός δεν θα έχει τυχόν απροσδόκητα προβλήματα επικοινωνίας που θα επηρεάσουν την ανάπτυξη ενός προϊόντος.
I2C
Το I2C είναι ένα επίσημο πρότυπο σειριακό πρωτόκολλο επικοινωνίας που απαιτεί μόνο δύο γραμμές σήματος που σχεδιάστηκαν για την επικοινωνία μεταξύ τσιπ σε ένα PCB. Το I2C σχεδιάστηκε αρχικά για επικοινωνία 100kbps, αλλά οι ταχύτεροι τρόποι μετάδοσης δεδομένων έχουν αναπτυχθεί με την πάροδο των ετών για την επίτευξη ταχύτητας έως και 3,4 Mbps. Το πρωτόκολλο I2C έχει καθιερωθεί ως επίσημο πρότυπο, το οποίο παρέχει καλή συμβατότητα μεταξύ των υλοποιήσεων του I2C και καλή συμβατότητα προς τα πίσω.
Επιλογή μεταξύ I2C και SPI
Επιλέγοντας μεταξύ I2c και SPI, τα δύο κύρια πρωτόκολλα σειριακής επικοινωνίας, απαιτεί καλή κατανόηση των πλεονεκτημάτων και των περιορισμών του I2C, του SPI και της εφαρμογής σας. Κάθε πρωτόκολλο επικοινωνίας θα έχει ξεχωριστά πλεονεκτήματα τα οποία θα τείνουν να διακρίνουν τον εαυτό του όπως ισχύει για την εφαρμογή σας. Οι βασικές διαφορές μεταξύ του I2C και του SPI είναι:
- Το I2C απαιτεί μόνο δύο καλώδια, ενώ το SPI απαιτεί τρία ή τέσσερα
- Το SPI υποστηρίζει επικοινωνία υψηλών ταχυτήτων με πλήρη αμφίδρομη επικοινωνία, ενώ το I2C είναι πιο αργό
- Το I2C αντλεί περισσότερη ισχύ από το SPI
- Το I2C υποστηρίζει πολλές συσκευές στον ίδιο δίαυλο χωρίς επιπρόσθετες γραμμές σήματος επιλογής μέσω της διευθυνσιοδότησης της συσκευής επικοινωνίας ενώ το SPI απαιτεί πρόσθετες γραμμές σήματος για τη διαχείριση πολλαπλών συσκευών στον ίδιο δίαυλο
- Το I2C διασφαλίζει ότι τα δεδομένα που αποστέλλονται λαμβάνονται από τη συσκευή υποτελούς λειτουργίας, ενώ το SPI δεν επαληθεύει ότι τα δεδομένα έχουν ληφθεί σωστά
- Το I2C μπορεί να κλειδωθεί από μια συσκευή που δεν απελευθερώνει τον δίαυλο επικοινωνίας
- Το SPI δεν μπορεί να μεταδίδει το PCB ενώ το I2C μπορεί, αν και σε χαμηλές ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων
- Το I2C είναι πιο οικονομικό από το πρωτόκολλο επικοινωνίας SPI
- Το SPI υποστηρίζει μόνο μία κύρια συσκευή στο δίαυλο, ενώ το I2C υποστηρίζει πολλές κύριες συσκευές
- Το I2C είναι λιγότερο ευαίσθητο στον θόρυβο από το SPI
- Το SPI μπορεί να ταξιδεύει μόνο σε μικρές αποστάσεις και σπάνια εκτός του PCB, ενώ το I2C μπορεί να μεταδίδει δεδομένα σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, αν και σε χαμηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων
- Η έλλειψη ενός τυπικού προτύπου έχει οδηγήσει σε αρκετές παραλλαγές του πρωτοκόλλου SPI, παραλλαγές που έχουν αποφευχθεί σε μεγάλο βαθμό με το πρωτόκολλο I2C
Αυτές οι διαφορές μεταξύ SPI και I2C πρέπει να κάνουν την επιλογή της καλύτερης δυνατότητας επικοινωνίας για την εφαρμογή σας ευκολότερη. Τόσο το SPI όσο και το I2C είναι καλές επιλογές επικοινωνίας, αλλά το καθένα έχει μερικά ξεχωριστά πλεονεκτήματα και προτιμώμενες εφαρμογές. Συνολικά, το SPI είναι καλύτερο για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας και χαμηλής ισχύος, ενώ το I2C είναι καλύτερο κατάλληλο για επικοινωνία με μεγάλο αριθμό περιφερειακών και δυναμική αλλαγή του ρόλου της κύριας συσκευής μεταξύ των περιφερειακών στο δίαυλο I2C. Τόσο το SPI όσο και το I2C είναι ισχυρά, σταθερά πρωτόκολλα επικοινωνίας για ενσωματωμένες εφαρμογές που είναι κατάλληλες για τον ενσωματωμένο κόσμο.