Комунікація між дошкою та дошкою на короткі відстані

Мій MCU працює з шиною SPI з приблизно 4-ма пристроями. Я хотів би розширити цю шину і поза бортом, тобто підключити певні друковані плати до "головної" плати і розширити функціональність. Відстань "pad to pad" буде такою:

довжина доріжки основної плати + довжина кабелю + довжина траси на розширювальній дошці

3 "+ 6" + 3 "= приблизно 12"

На мій досвід, навіть сигнал на 1 МГц зі швидкістю підйому близько 7 нс на цій відстані за допомогою стрічкового кабелю було перевищувати більше 1 В (але не було надмірного дзвінка). Плати будуть живитись від того ж джерела живлення.

Примітка. Тут ви не бачите часу підйому, але ви можете бачити надмірне перекриття - це сигнал 3,3 В. І так, це було виміряно належним чином дуже коротким проводом від зонда до землі. Так само, як часто рекомендують на цьому сайті. Я не думаю, що це помилка вимірювання.

Я хотів би, щоб система працювала на частоті 4 МГц, але 2 МГц також прийнятна. Макс. кількість дощок, які я хотів би підключити, буде приблизно 4, і це дозволить розширити шину SPI до приблизно 12 пристроїв. Я не думаю, що цим було б надто складно керувати за допомогою коду, оскільки у мене вже є щось подібне. Наявність додаткових рядків вибору рабів також не є проблемою.

Однак мене хвилює те, як передавати дані SPI з однієї плати на іншу. Чи повинен я просто надіслати прямий SPI або перетворити його в LVDS з одного кінця, а потім перетворити його назад в SPI на іншому кінці?

Правило показує, що вам потрібно обчислити ефекти лінії передачі, якщо довжина вашого з'єднання перевищує 1/10 довжини хвилі сигналу.

Лінії електропередачі спричинять віддзеркалення там, де вони показують різку зміну імпедансу. Відбитий сигнал додає до оригіналу, може знову відображатись на стороні передавача, і таким шляхом йти вперед і назад. Результат показаний на графіку: проголошення, про яке ви говорите, і деякий дзвінок.

$\Omega$$\Omega$ резистор для початку, і подивіться, наскільки далеко ми дістанемося.

редагувати (повторне оновлення запитання)
Час подорожі, здається, становить 7нс. Це швидко, як каже Кортук, це означає, що ви маєте спектр принаймні до 400 МГц, і ці гармоніки дійсно зазнають ефектів лінії передачі, навіть якщо ваш годинник становить лише 1 МГц. Спробуйте відфільтрувати їх, пропускна здатність 20 МГц (80 МГц для тактової частоти 4 МГц) дає більше, ніж достатній час підйому. Це квадратна хвиля 1 МГц, відфільтрована LPF з цегляної стіни на 20 МГц:

Якщо розмістити резистор серії, сформується ФНП першого порядку з ємністю лінії. Якщо ми оцінимо, що в 50pF, то

$R = \dfrac{1}{2 \pi \cdot 100 MHz \cdot 50 pF} =32 \Omega$

$\Omega$

Для такої короткої шини я б спробував поставити невеликий резистор послідовно з будь-чим, що рухає лінію. Це не теоретичний ідеальний спосіб врахування теорії ліній електропередачі, а прагматичний підхід, який, на мою думку, буде працювати досить добре для вашого випадку. Спробуйте 47 Ом для початківців і подивіться, що це робить. Якщо це допомагає, але недостатньо, ви можете піти вище, але я не перевищував би 120 Ом. Можливо, десь у цьому діапазоні ви знайдете значення, яке працює досить добре.

AFAIK пропуск може бути усунений шляхом припинення проппер, якщо ваш драйвер може керувати вантажем. Інакше якась виділена пара драйверів / приймачів, як LVDS або, можливо, навіть RS485.

У мене були серйозні проблеми в минулому запуску SPI через стрічкові кабелі, хоча вони набагато довші, ніж ви описуєте. Імунітет від шуму став справжньою проблемою, і пошкоджені команди в кінцевому підсумку потрапили на мою периферію. Було достатньо, щоб провести тест на захист від шуму на CE. Якщо у вас виникнуть проблеми з цим питанням пізніше, я рекомендую поставити окремий MCU на кожну плату та з'єднати їх через CANbus.