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IIC&SPI通信,“行走”在JHM140X中

2023-09-07 16:52:20 46

在數(shù)字通信應(yīng)用領(lǐng)域,IIC(Inter-Integrated Circuit)和SPI(Serial Peripheral Interface)的身影我們隨處可見,可以進行短距離的串行數(shù)據(jù)傳輸,是經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)傳輸標準。

IIC總線介紹

IIC是一種兩線通信協(xié)議,它僅使用兩根線進行通信。其中一根線用于數(shù)據(jù)(SDA),另一根線用于時鐘(SCL),可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù),屬于半雙工同步通訊方式。

注:半雙工通訊:設(shè)備可以接收也可以發(fā)送,但是發(fā)送的時候不能接收,接收的時候不能發(fā)送。


IIC協(xié)議規(guī)定:

  • 每一支IIC設(shè)備都有一個唯一的7位設(shè)備地址;

  • 支持一主多從;

  • 數(shù)據(jù)幀大小為8位的字節(jié);

  • 數(shù)據(jù)(幀)中的某些數(shù)據(jù)位,用于控制通信的開始、停止、方向(讀寫)和應(yīng)答機制。


IIC通信過程大概如下。首先,主設(shè)備發(fā)送一個START信號,大喊 “大家注意,準備開始!”,通知從設(shè)備開始準備工作以接收數(shù)據(jù)。

傳感器|信號調(diào)理芯片|集成電路設(shè)計|芯片

IIC通信過程

當數(shù)據(jù)傳送完畢,主設(shè)備大喊“STOP!”,從設(shè)備就會放下工作,回到初始狀態(tài)。

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SPI總線介紹

SPI是全雙工同步串行總線,是微處理控制單元(MCU)和外圍設(shè)備之間進行通信的同步串行端口,主要應(yīng)用在EEPROM、Flash、ASIC(專用集成芯片)等。

注:雙工通訊:設(shè)備在發(fā)送的同時也可以接收,接收的同時也能發(fā)送數(shù)據(jù)。


SPI總線需要使用四根線:串行時鐘輸入(SCK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)和低電平有效的片選信號(CSB)。


SPI的通信原理很簡單,有一個主設(shè)備和一個從設(shè)備。 要開始SPI通信,主設(shè)備必須發(fā)送時鐘信號,并通過片選CS信號選擇從設(shè)備。當設(shè)備片選信號拉低之后,輸入到從設(shè)備的SCK開始有效,全雙工的數(shù)據(jù)傳輸過程開始。主設(shè)備輸出數(shù)據(jù)并被從設(shè)備讀取,從設(shè)備輸出數(shù)據(jù)并被主設(shè)備讀取。當片選信號拉高之后,從設(shè)備不再被選中,結(jié)束整個傳輸過程。

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(素材來源于互聯(lián)網(wǎng))

含主設(shè)備(Master)和從設(shè)備(Slave)的SPI配置


JHM140X數(shù)字接口


JHM140X支持IIC和四線SPI接口協(xié)議。在這兩種協(xié)議中,JHM140X都作為從設(shè)備。IIC協(xié)議支持standard、fast和high speed mode三種速率模式,SPI協(xié)議支持任意的CPOL(時鐘極性)和CPHA(時鐘相位)設(shè)置四線配置。


接口的選擇是通過CSB引腳上的電平自動完成的。若上電時,CSB引腳接VDD電平,則JHM140X使用IIC通信協(xié)議。如果CSB被下拉至低電平,則使用SPI協(xié)議。系統(tǒng)上電后任意時刻,只要CSB被下拉一次,則IIC協(xié)議被禁用,啟用SPI協(xié)議,直到下一次VDD上電,且POR發(fā)生動作后才可能重新選擇IIC協(xié)議。

傳感器|信號調(diào)理芯片|集成電路設(shè)計|芯片


JHM140X模塊框圖


JHM140X

JHM140X 是一款為差分電阻橋式傳感器信號設(shè)計的高精度信號調(diào)理芯片。電橋傳感器輸出的差分電壓信號可以高精度地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,然后由JHM140X 進行數(shù)字補償,最終可通過 IIC或SPI接口讀取測量值。


對于橋式傳感器信號,JHM140X 可以進行高精度放大和24-bit精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換,其放大器的增益和 ADC輸入電壓的偏移范圍是可設(shè)置的。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸入信號在數(shù)字域中補償了偏移和增益的熱漂移以及非線性。來自片上傳感器的溫度信號也被數(shù)字化并饋送到補償電路,補償系數(shù)可以寫入片上可編程非易失性存儲器(MTP)。


JHM140X 支持自動周期工作模式。在此模式下可以啟用集成IIR低通濾波器和 32級FIFO,這有助于低功耗應(yīng)用,并大大減少了外部MCU的工作負荷。


關(guān)鍵特性:

  • 前置放大器的可編程增益4.4x~504x;

  • 高分辨率 24-bit Σ-ΔADC;

  • 傳感器偏移的數(shù)字補償;傳感器增益的最高二階數(shù)字補償;

  • 增益和偏移的一階和二階溫度漂移的數(shù)字補償;

  • 典型的傳感器元件可實現(xiàn)精度 ±0.1%FSO@-40℃~+85℃;

  • 內(nèi)置IIR低通濾波器和周期性工作(CYC模式)下的32級FIFO;

  • 平均電流消耗~4μA @ 1Hz ODR;

  • 待機電流 <0.1μA。

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JHM140X部分應(yīng)用