Які проблеми можуть виникнути при прив’язуванні 40 змінних регістрів?

Я планую зв’язувати разом регістри змінних 40 x 74HC595 . Вся ланцюг 74HC595s буде контролюватися з допомогою 5 V мікроконтролера, який буде генерувати SDI, CLOCK& LATCHсигнали.

Кожен регістр зсуву та мікроконтролер матиме власну друковану плату, як показано на схемі нижче:

діаграма

Через механічні обмеження відстань між кожним регістром зсуву становитиме приблизно 30 см (12 дюймів), тому керуючі сигнали будуть проходити вздовж відстані приблизно. 12 м (40 футів). Крім того, вся система буде встановлена у дуже галасливих умовах (поблизу люмінесцентних вогнів, мережних проводів тощо)

Мене хвилює те, що сигнали управління будуть дуже галасливими і регістри зсуву можуть виводити неправильні речі. Я думав про:

Використовуючи буферну ІМ на кожній платі для буферизації керуючих сигналів. Який би ви порадили?
Використання екранованих кабелів між платами для отримання сигналів
Знизивши CLOCKчастоту якомога більше. Мені потрібно лише оновлювати вміст реєстрів кілька разів на день.

Чи добре описані вище рішення? Що ще я можу зробити, щоб (потенційний) шум у сигнальних проводках був мінімальним?

— м.Алін
джерело

Це звучить як фантастичний кандидат на CPLD замість 40 змінних регістрів.

— Джоель Б

@JoelB Це може здатися гарним пристосуванням для CPLD, але це означатиме, що 320 (= 40 * 8) сигналів переходять від основної плати (CPLD) до всіх місць. В моєму випадку в цьому середовищі було б дуже важко встановити; і це буде дуже важко підтримувати. Плюс, сигнали, хоча і коротші, вони все ще будуть піддаватися шуму.

— м.Алін

@Joel - Digikey перераховує лише декілька CPLD з 320 вводу-виводу, і всі вони BGA. Вони дорожчі, ніж 40 '595, також, як і м.Алін каже, що ви не маєте переваги в розподілених сигналах. З логічної точки зору, це ідеальна робота для CPLD, з практичної менш.

— stevenvh

@ m.Alin - Ти абсолютно прав. Я щойно прочитав 40 регістрів змін та набрав у CPLD. Прочитавши ретельно запитання, як ви це робите, має сенс.

— Джоель Б

Відповіді:

Використовуйте буферні тригери Шмітта на входах кожної плати. Вони, наприклад, очистять сигнали, щоб будь-який шум не видав помилкові імпульси на годиннику. 74LVC3G17 є потрійним неінвертірующего буфером.

Також передайте буферизовані сигнали до наступної дошки. Інакше всі входи будуть паралельними, і ви можете перевищити вентилятор ведучого мікроконтролера (особливо я думаю про загальну ємнісну навантаження). Ромашковий ланцюг сигналів годинника та засувки дасть пульсацію затримки по всьому ланцюгу, але дані також будуть робити це, і ви все одно плануєте рухатися на низькій швидкості.

— stevenvh
джерело

@ m.Alin - Так, етап поштовху буде добре. Але я б настійно рекомендував буфери не лише для можливості приводу, а особливо для гістерезису тригера Шмітта , який дозволить уникнути помилкових тактових імпульсів, викликаних шумом навколо порогу.

— stevenvh

@Saad - Ви маєте на увазі буфер передає сигнал на кабель? Хороша річ, що це забезпечить низький опір, що зменшує шум. Але якщо б буде шум на прийомній стороні ви не можете нічого про це на передавальній стороні зробити. Таким чином, приймач, який забезпечує хороший захист від шуму, який забезпечує тригер Schmitt.

— stevenvh

@Saad - Так, але в цьому випадку це здається непосильним: дроти завдовжки лише 30 см, і у вас вже є ретранслятор / буфер на кожній платі.

— stevenvh

@stevenvh Так, я говорив взагалі. Ваші публікації містять багату інформацію, і я майже завжди дізнаюся щось нове! У цьому випадку у мене буфери на платі контролера, які підключаються до кабелю, який підключається до "дочірній платі". Я не чекаю багато шуму, тому я можу залишитися зі своїм домовленістю. У мене є тільки буфери, так що мій джерело не закінчує керування 8 пристроями (з вхідною ємністю 8pF + слід і ємність кабелю).

— Саад

@Saad - Дякую за квіти! :-) Слідкуйте за ємністю кабелю, особливо якщо він довший метра або більше. Правило: 100 пФ / м, це набагато більше, ніж вхідна ємність.

— stevenvh

Проблема, яка може виникнути, полягає в тому, що деякі SR синхронізуються перед наступними тактовими часами SR, так що наступний SR синхронізує неправильні дані. (Стандартним?) Рішенням для цього є підключення годинника, починаючи з останнього SR.

Я б розглядав можливість додавання буфера (schmit-trigger?) На кожну плату для всіх 3 сигнальних ліній.

(редагувати) Зниження тактової частоти не допоможе (якщо тільки це не було занадто високим для початку). Проблеми, які ви можете виникнути в тактових краях, які у вас все одно будуть виникати, незалежно від того, наскільки низькою ви обираєте тактову частоту.

— Wouter van Ooijen
джерело

Найбільшою проблемою при ланцюжці регістрів змін є забезпечення того, що залежність часу між часом, який використовує кожна плата, використовується для отримання даних, і зміна даних з попередньої плати є передбачуваною. Те, що вихід 74HC595 змінюється на тому ж краї, що і годинник, трохи дратує в цьому плані. Я б запропонував, щоб синхросигнал був буферним, коли він проходить через кожну плату, і сигнал даних, що виходить з 74HC595 однієї плати, повинен бути переданий через буфер, який затримує його на час, трохи довший, ніж буфер тактового сигналу.

Крім того, ви можете використовувати регістр зсуву, як-от 74HC4094, у якого зміна виводу даних на краю падаючого годинника, або ви можете додати фліп-флоп між висновком останнього 74HC595 на платі та наступною платою, і мати цей фліп-флоп зафіксуйте свій вихід на падаючому краю годинника, що приводить в дію 74HC595 (можливо, пропустіть годинник через два інвертора для його буферизації та подачі перевернутого сигналу тактового сигналу на фліп-флоп).

Якщо кількість виходів 74HC595, якими ви користуєтесь, на одну (або більше) меншу, ніж кількість, що надається вашими чіпами (наприклад, на дошці з двома 74HC595 вам потрібно лише 15 виходів), ви можете подати останні 74HC595 на плату годинник, перевернутий у інших, але це коштувало б використання одного виходу 74HC595 кожного разу, коли сигнал проходить між неперевернутим тактовим годинником 74HC595 та інвертованим годинником 74HC595.

— суперкат
джерело