¿SPI correcto, terminación I2C y limitador EMI para bus externo?

[EDITAR]
Esta pregunta ha sido editada. El autobús ya no se parte. Toda la pregunta y las cifras han sido editadas.

ANTECEDENTES
Estoy usando un ATSAM3U2E y quiero incluir tanto el bus SPI como el I2C en el conector de expansión para futuras placas de expansión. Como no sé cuántos dispositivos se conectarán a cada bus, estoy buscando una guía sobre cómo terminar el bus correctamente en la placa principal (¿y en los backplanes?).

En realidad, hay dos backplanes.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ambos buses (I2C y SPI) están conectados a los dos backplanes con un cable plano. En cada backplane hay 1 resp. 3 conectores de borde donde se deslizan los módulos/placa de expansión.

La distancia del cable al backplane x3 es de aproximadamente 20 a 30 mm, pero las huellas de señal en la placa principal pueden ser de aproximadamente 50 mm. El cable del backplane x1 es de aproximadamente 50 - 60 mm.

Quiero reducir la cantidad de pistas y cables, así que no planeo emparejarlos con GND en los cables.

Dado que no sé cómo se verán estos módulos y la placa de expansión en el futuro, supongo que tenemos que estimar una cantidad promedio de dispositivos. Ya hay un dispositivo SPI en la placa principal y estime 1 SPI y un I2C en cada módulo y placa de expansión hasta un total de:

  • Bus de placa de expansión: 1 dispositivo SPI y uno I2C.
  • Bus de módulo: 3 dispositivos SPI y 3 I2C.

Mi objetivo es hacer funcionar los autobuses a la máxima velocidad; SPI @ 20MHz e I2C a 400kHz si es posible.

Se supone que la placa de expansión agrega nuevos puertos de alta velocidad como Ethernet u otras expansiones más avanzadas. Lo más probable es que tenga su propia MCU.

Los módulos son para tareas más simples, como teclados, indicadores LED y tal vez una pequeña pantalla LCD.

PREGUNTA
Dado que SPI e I2C pasan a través de 4 conectores de cinta, supongo que colocaré algunas resistencias en serie cerca de la MCU. Pero, ¿qué hay de EMI en los cables? ¿Debería poner algo en los conectores de la placa principal y los backplanes también? ¿Qué hay de los conectores de borde, debo colocar algo allí?

Las resistencias pull-up I2C, ¿debería colocarlas cerca de la MCU o cerca del extremo del bus I2C en el backplane? ¿O en el conector de expansión?

Si los buses estuvieran solo en la placa principal, lo tendría cubierto. Pero como hay tantos conectores/cables en el camino, no estoy muy seguro de cómo manejar esto correctamente.

(Por el bien de la discusión, suponga que tengo las señales SPI SS cubiertas, no es necesario señalar que no las menciono).

Tenga en cuenta que SPI e I2C se introdujeron como buses internos. Pueden (y han sido) ampliados para aplicaciones entre placas como las que está describiendo, pero debe tener en cuenta que esta no es la aplicación prevista. Puede terminar con un arreglo que funcione con esclavos particulares pero no con otros, etc.

Respuestas (1)

A 20 MHz SPI, es posible que tenga problemas con la integridad de la señal, así como con EMI. Tiene más que ver con el tiempo de subida de la señal. La mala integridad de la señal podría hacer que SPI no funcione. La falta de conexiones a tierra en los cables sin duda podría aumentar la EMI. Ambos podrían mitigarse con resistencias en serie para ralentizar los bordes de las señales SPI. Consideraría agregar cables de tierra adicionales en el cable adyacente a las señales SPI. Sería una buena idea simular esto, pero las herramientas para hacerlo son muy caras, al menos las que yo uso. Es difícil predecir lo que realmente va a suceder. I2C es mucho más lento y, por lo tanto, de menor riesgo. No creo que importe mucho dónde colocas las resistencias pull-up, pero probablemente las quieras en la placa principal para que el bus I2C no esté flotando si el backplane no está conectado.

Las placas ya se han producido y simplemente no hay espacio para más cables GND en el conector. Sin embargo, las placas se utilizan en un país donde no tienen regulaciones EMI. Solo quería estar preparado si comenzamos a vender en Europa.
¿SPI correcto, terminación I2C y limitador EMI para bus externo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v