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Calculadora de sincronização e integridade de sinal SPI

Calcule os parâmetros de temporização do barramento SPI, incluindo período de bits, tempo de quadro, frequência máxima de clock limitada pela capacitância de rastreamento e taxa de variação do sinal

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Fórmula

t_bit = 1/f_CLK; τ = R_drive·C_trace; f_max = 1/(4.4τ)

t_bit — Bit period (ns)
τ — RC time constant (ns)
R_drive — Drive output impedance (3.3V/I_drive) (Ω)
C_trace — Total trace capacitance (F)
f_max — Maximum clock frequency (Hz)

Como Funciona

A Interface Periférica Serial (SPI) é um protocolo de comunicação serial síncrona usado em sistemas embarcados para comunicação de curta distância entre microcontroladores e dispositivos periféricos. O protocolo opera usando uma configuração mestre-escravo com linhas separadas para transmissão de dados (MOSI e MISO), um relógio serial (SCLK) e uma linha de seleção escrava (SS). A temporização SPI é fundamental para garantir uma transferência confiável de dados, envolvendo parâmetros como frequência do relógio, taxa de transferência de dados e características de temporização do sinal.

Exemplo Resolvido

Considere um sistema com um dispositivo principal operando na frequência de clock de 10 MHz. Se a transferência de dados desejada for de palavras de 8 bits e a largura mínima do pulso do relógio for de 50 nanossegundos, o cálculo será feito da seguinte forma: 1) Calcule a taxa máxima de transferência de dados: 10 MHz = 10.000.000 de transferências/segundo 2) Calcule a duração mínima do pulso: 50 ns por ciclo do relógio 3) Verifique se os tempos de configuração e espera atendem às especificações do dispositivo 4) Determine o tempo total de transferência por palavra de 8 bits: aproximadamente 0,8 microssegundos

Dicas Práticas

  • ✓Sempre verifique as especificações de tempo para dispositivos principais e secundários
  • ✓Use resistores pull-up/pull-down para garantir níveis de sinal estáveis
  • ✓Considere a integridade do sinal e minimize os comprimentos dos traços
  • ✓Escolha as frequências de relógio apropriadas com base nos recursos do dispositivo

Erros Comuns

  • ✗Polaridade incorreta do relógio e configuração de fase
  • ✗Negligenciando as limitações de frequência máxima dos dispositivos periféricos
  • ✗Condicionamento de sinal inadequado para comunicações de alta velocidade

Perguntas Frequentes

Normalmente varia de 1 MHz a 50 MHz, dependendo do dispositivo específico e do design do circuito
Vários dispositivos escravos podem ser conectados, limitados pelo número de linhas de seleção escrava
Frequência do relógio, taxa de transferência de dados, tempo de configuração, tempo de espera e atraso de propagação

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