La scelta tra I2C e SPI, le due principali opzioni di comunicazione seriale, può essere una vera sfida e avere un impatto significativo sulla progettazione di un progetto, soprattutto se viene utilizzato il protocollo di comunicazione sbagliato. Sia SPI che I2C apportano i propri vantaggi e limiti come protocolli di comunicazione che li rendono adatti per applicazioni specifiche.
SPI
SPI, o Serial to Peripheral Interface, è un'interfaccia di comunicazione seriale a quattro fili a bassissima potenza progettata per i controller e le periferiche IC per comunicare tra loro. Il bus SPI è un bus full-duplex, che consente la comunicazione per il flusso da e verso il dispositivo master contemporaneamente a velocità fino a 10 Mbps. Il funzionamento ad alta velocità di SPI generalmente lo limita a non essere utilizzato per comunicare tra componenti su PCB separati a causa dell'aumento di capacità che la comunicazione a più lunga distanza aggiunge alle linee di segnale. La capacità PCB può anche limitare la lunghezza delle linee di comunicazione SPI.
Mentre SPI è un protocollo stabilito, non è uno standard ufficiale che porta a diverse varianti e personalizzazioni SPI che possono portare a problemi di compatibilità. Le implementazioni SPI devono essere sempre verificate tra i controller master e le periferiche slave per garantire che la combinazione non abbia problemi di comunicazione imprevisti che potrebbero influire sullo sviluppo di un prodotto.
I2C
I2C è un protocollo di comunicazione seriale standard ufficiale che richiede solo due linee di segnale progettate per la comunicazione tra chip su un PCB. I2C è stato originariamente progettato per la comunicazione a 100 kbps ma sono state sviluppate modalità di trasmissione dati più veloci nel corso degli anni per raggiungere velocità fino a 3,4 Mbps. Il protocollo I2C è stato stabilito come standard ufficiale, che fornisce una buona compatibilità tra le implementazioni I2C e una buona compatibilità con le versioni precedenti.
Selezione tra I2C e SPI
La selezione tra I2c e SPI, i due principali protocolli di comunicazione seriale, richiede una buona comprensione dei vantaggi e dei limiti di I2C, SPI e della vostra applicazione. Ogni protocollo di comunicazione avrà vantaggi distinti che tenderanno a distinguersi come si applica alla vostra applicazione. Le principali distinzioni tra I2C e SPI sono:
- I2C richiede solo due fili, mentre SPI ne richiede tre o quattro
- SPI supporta la comunicazione full duplex a velocità maggiore mentre I2C è più lento
- I2C assorbe più energia di SPI
- I2C supporta più dispositivi sullo stesso bus senza linee di segnale di selezione aggiuntive attraverso l'indirizzamento del dispositivo in comunicazione mentre SPI richiede linee di segnale aggiuntive per gestire più dispositivi sullo stesso bus
- I2C garantisce che i dati inviati siano ricevuti dal dispositivo slave mentre SPI non verifica che i dati siano ricevuti correttamente
- I2C può essere bloccato da un dispositivo che non riesce a rilasciare il bus di comunicazione
- SPI non può trasmettere dal PCB mentre I2C può, anche se a basse velocità di trasmissione dati
- I2C è più economico da implementare rispetto al protocollo di comunicazione SPI
- SPI supporta solo un dispositivo master sul bus mentre I2C supporta più dispositivi master
- I2C è meno suscettibile al rumore di SPI
- SPI può viaggiare solo su brevi distanze e raramente fuori dal PCB mentre I2C può trasmettere dati su distanze molto maggiori, sebbene a velocità di trasmissione dati basse
- La mancanza di uno standard formale ha portato a diverse varianti del protocollo SPI, variazioni che sono state largamente evitate con il protocollo I2C
Queste distinzioni tra SPI e I2C dovrebbero rendere più semplice la selezione della migliore opzione di comunicazione per l'applicazione. Sia SPI che I2C sono buone opzioni di comunicazione, ma ognuna presenta alcuni vantaggi distinti e applicazioni preferite. Complessivamente, SPI è migliore per applicazioni ad alta velocità e bassa potenza mentre I2C è migliore per adattarsi alla comunicazione con un gran numero di periferiche e al cambiamento dinamico del ruolo del dispositivo master tra le periferiche sul bus I2C. Sia SPI che I2C sono protocolli di comunicazione robusti e stabili per applicazioni embedded che si adattano perfettamente al mondo embedded.
