带菊花链的SPI接口既能节省空间，又不会对系统产生不利影响

很多朋友对带菊花链的SPI接口既能节省空间，又不会对系统产生不利影响不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

本文讨论ADI公司的新一代SPI控制开关及其架构，以解决这一设计挑战，以及与并行控制开关相比，它在提高通道密度方面的优势。ADI公司创新的多芯片封装技术使新型SPI-to-parallel转换器芯片能够与现有的高性能模拟开关芯片结合在同一封装中。这样既能节省空间，又不会影响精密开关的性能。

最大化测试设备中的通道数量非常重要，因为通道越多，可以并行测试的设备就越多，从而减少最终客户的测试时间和成本。测试仪通过开关共享其资源来支持多个被测器件(dut)，因此开关是增加通道数量的关键部件。但并联控制的开关越多，控制线就越多，占用的电路板空间也相应增加，严重制约了可达到的通道密度。

在这种情况下，SPI控制的开关在解大小和通道数上具有明显的优势。SPI开关可以菊花链形式排列，与传统解决方案相比，可以大大减少所需的数字线路数量。本文将详细解释通道数最大化过程中遇到的问题，讨论用于控制一组开关的传统方法及其缺点，提出SPI控制的模拟开关解决方案，最后介绍同类产品中性能最好的ADI SPI控制精密开关。

通道数最大化的常见问题当模块开发的主要目标是通道数最大化时，电路板空间就会变得非常宝贵。开关是增加系统通道数量的关键。但随着开关数量的增加，开关本身、逻辑电路以及产生这些逻辑信号所需的器件都会占用大量的电路板空间，从而减少可用空间。最终，由于控制开关本身所需的相关因素，只能实现有限数量的通道。

传统的并行开关解决方案提高通道密度最常见的解决方案是使用由并行逻辑信号控制的开关。这需要大量的GPIO信号，标准的微控制器无法提供这么多信号。为了产生GPIO信号，一种解决方案是使用串并转换器。这些器件输出并行信号，并通过I2C和SPI等串行协议进行配置。

图1中的布局显示了八个ADG1412四通道、单刀单掷(SPST)开关，采用4 x 8交叉点配置，位于一个六层板上。这些开关由两个串并转换器控制，串行线来自控制板。每个转换器提供16条GPIO线，分配给8个交换机。布局显示了器件、电源去耦电容和数字控制信号的尺寸(灰色)。带并联控制开关的48矩阵方案尺寸为35.6mm19mm，占用面积为676.4 mm2。

图一。并行控制开关的48矩阵布局从图1中可以清楚地看到，很大一部分面积被串并转换器和数字控制线占据，而不是被开关本身占据。这种低效利用电路板空间的做法非常不好，会大大减少模块中的开关数量，进而影响系统通道的数量。

SPI开关解决方案图2显示了一个4 x 8交叉点配置，在一个六层板上有八个四通道SPST开关。然而，该开关是由SPI控制的ADGS1412器件。与之前一样，该图显示了器件尺寸、电源去耦电容和SDO上拉电阻。

此解决方案显示设备以菊花链形式配置。所有器件共享来自SPI接口的芯片选择和串行时钟数字线路，菊花链中的第一个器件接收串行数据。然后，数据被传输到链中的所有器件(如移位寄存器)。本示例解决方案的尺寸为30毫米x 18毫米，面积为540平方毫米。

采用菊花链形式的SPI接口，可以大大减少串并转换器和数字线占用的电路板空间。采用这种开关配置，电路板总面积可减少20%，大大提高了通道密度。系统平台也得到了简化。当电路板上的开关数量增加时，节省的面积增加，包含数百个开关的电路板可以节省50%以上的空间。

这表明可以在更小的区域内放置更多的开关。与传统的串并转换器方案相比，相同面积的电路板将能够支持更多的通道。图二。菊花链交换机4 x 8矩阵布局图3。3的面积比较。SPI开关和并行开关解决方案。

ADI SPI开关特性ADI公司的新型SPI开关系列可用于实现更高的通道密度，如上例所示。通过创新的堆叠式双芯片解决方案(图4)，ADI公司业界领先的精密开关可以配置工业标准SPI模式0接口。这意味着不仅可以节省空间，而且系统性能也不会受到不利影响。下面总结了ADI公司新型SPI开关的主要功能。图4。ADI公司创新的堆叠式双芯片解决方案

菊花链模式如上所述，ADI SPI开关可以在菊花链模式下工作。ADGS1412器件在菊花链配置中的连接如图5所示。所有器件共享CS和SCLK数字线路，一个器件的SDO与下一个器件的SDI形成连接。一个16位SPI帧用来指示菊花链中的所有器件进入菊花链模式。在菊花链模式下，SDO是SDI的8周期延迟版本，因此所需的开关配置可以从菊花链中的一个器件传递到另一个器件。图5。菊花链配置中的两个交换机

当器件处于寻址模式或突发模式时，错误检测功能可以检测SPI接口上的协议和通信错误。有三种错误检测方法，即SCLK错误计数、无效读写地址和最多3位的CRC错误检测。这些错误检测功能确保数字接口即使在恶劣环境下也能可靠工作。

ADI公司SPI开关系列ADGS1412是ADI公司正在开发的SPI开关系列的首款产品。得益于ADI公司开发的创新双芯片解决方案，ADG1412不仅具有与并行控制器件adg1412相同的同类最佳低RON性能，还具有串行接口带来的优势。

该系列将以ADI公司的高性能开关为基础，提供现有和业界领先开关的SPI控制版本。表1列出了ADI公司新型SPI开关系列的当前和计划产品。产品型号表示多芯片封装的是哪种模拟开关芯片和SPI转并行转换器，附加的S表示是SPI控制版本。这些产品将于2017年发布。表1。新SDI SPI器件的计划优化产品

结论与并行控制开关相比，SPI控制开关在高通道密度应用中具有很多优势。可以减少每个开关占用的电路板空间，进而实现更高的开关密度。这是因为它减少了所需的数字控制线的数量，并且不需要其他器件来提供这些控制线。

ADI公司创新的精密SPI开关解决方案支持更高的通道密度。这些器件提供的菊花链模式有利于实现上述目标。得益于双芯片解决方案，ADI公司当前开关产品的业界领先开关性能已经传递到新产品中。ADGS1412是全新SPI控制开关系列的首款产品，完整的产品系列将于2017年和2018年发布。

以上知识分享希望能够帮助到大家！