Protocole I2C vs SPI : différences et similitudes
Le bus I2C
I2C (Inter-Integrated Circuit) est un protocole de communication embarqué, idéal pour les courtes distances et la faible bande passante. Il a une architecture maître-esclave, dans laquelle tous les esclaves sont connectés au maître via deux lignes : la ligne de données série (SDA) et la ligne d'horloge série (SCL). I2C est typiquement utilisé pour connecter des périphériques à faible vitesse, comme des capteurs sur des processeurs et des microcontrôleurs sur de courtes distances, au sein d'un circuit intégré.
Le protocole I2C définit la manière dont les données sont envoyées. Au début, le maître émet une condition de départ, suivie de l'adresse de l'appareil esclave avec lequel il communique. Dès que l'esclave correspondant a identifié son adresse, il cherche le drapeau de lecture/écriture progressive émis par le maître. Ce drapeau indique à l'esclave s'il peut recevoir ou envoyer des données. Dès que l'esclave a confirmé le maître, la communication se poursuit.
Une caractéristique de l'I2C est le système de contrôle intégré : chaque octet de données est confirmé par le récepteur soit par ACK soit par NAK pour signaler à l'émetteur si les données ont été reçues ou non. Dès que le maître a terminé la communication avec l'esclave adressé, il émet une condition d'arrêt pour signaler la fin de la transmission. Après la condition d'arrêt, la communication avec d'autres appareils esclaves peut commencer.
Le bus SPI
La Serial Peripheral Interface (SPI) est un autre protocole de communication série qui est souvent utilisé dans les systèmes embarqués. Comme I2C, il a aussi une architecture maître-esclave, mais c'est un bus à 4+ fils. Le SPI nécessite une ligne d'horloge (SCK), deux lignes de données pour la transmission bidirectionnelle des données, connues sous le nom de lignes MOSI et MISO. De plus, il doit y avoir une ligne de sélection d'esclave (SS) pour chaque esclave sur le bus. Au lieu d'utiliser un système d'adressage comme I2C, plusieurs esclaves sont contrôlés par le maître via les lignes de sélection des esclaves. C'est un protocole très simple avec presque aucun overhead, ce qui le rend idéal pour les applications de streaming - les données peuvent être déplacées à des taux très élevés, car la caractéristique full duplex fait du SPI un protocole très efficace.
Si tu dois surveiller le transfert de données de ces protocoles, tu as besoin d'un analyseur de protocole. Les analyseurs de protocole enregistrent et signalent la communication via un bus, afin que les utilisateurs puissent analyser et déboguer le trafic de données. Voyons les similitudes et les différences entre les caractéristiques des analyseurs de protocoles I2C et SPI.
Protocole I2C vs SPI : différences et similitudes
Une différence significative est que l'I2C est plus lent (typiquement 100-400 KHz, maximum 5 MHz) par rapport au SPI, qui peut atteindre jusqu'à 80 MHz ou parfois même une vitesse plus élevée. La disponibilité d'une vitesse SPI plus élevée est due à l'utilisation de plusieurs lignes pour la transmission des données et à un faible overhead de protocole.
Autres différences de I2C vs SPI
| Fonctionnalité | Description | Protocole I2C | Protocole SPI |
|---|---|---|---|
| Lignes | Lignes nécessaires pour que sLe protocole de communication fonctionne | 2 | 4 |
Vitesse |
Vitesse maximale | 100 KHz (standard) 400 KHz (mode rapide) 1 MHz (Fast-Mode-Plus) 3,4 MHz (mode haute vitesse) 5 MHz (mode ultra-rapide) | 80 MHz (standard)
100 MHz (mode rapide) |
| Puissance nécessaire | Comparaison des puissances nécessaires, pour chaque protocole | Consomme plus de courant que SPI | Convient mieux aux Applications à faible puissance |
Prix et coûts
| Coûts de l'implémentation pour des projets similaires | L'implémentation de 2C est moins chère, car elle ne nécessite pas de logique de sélection de puce ou d'arbitrage | L'implémentation du protocole SPI est plus coûteuse, car elle nécessite plus d'immobilier sur puce |
Stretching de l'horloge | Clock Stretching est une fonction qui permet aux appareils esclaves de modifier l'horloge du bus principal si nécessaire. | Si un appareil esclave ne peut pas traiter les données assez rapidement, il peut ralentir l'horloge avec une horloge étirée afin de ralentir le débit binaire et de soutenir le maintien. | Les appareils esclaves du protocole SPI n'utilisent pas la fonction d'étalement de l'horloge. |
Immunité au bruit | L'immunité aux interférences décrit la capacité d'un appareil ou d'un système à fonctionner en présence de bruits parasites. | Moins sensible au bruit. | Plus sensible au bruit |
Configurations | Quelles sont les configurations d'appareils maîtres et esclaves supportées par le protocole ? | Protocole multi-maîtres, permet un nombre quelconque d'appareils maîtres et un ou plusieurs appareils esclaves | Le protocole mono-master doit utiliser un appareil maître et soit un ou plusieurs appareils esclaves |
Vérification des données | Le protocole peut-il détecter les erreurs ? vérifie-t-il la réception des données par les appareils esclaves après que l'appareil maître ait communiqué ? | Utilise le bit de confirmation après chaque octet et s'assure que les données envoyées sont reçues par l'appareil esclave | Pas de méthode standardisée pour vérifier si les données ont été reçues correctement ou non, ne prend pas en charge le bit de confirmation |
Taille du message | Quelle taille de message est supportée par le protocole | La communication I2C utilise des messages qui sont divisés en trames. Une trame de 7 ou 10 bits transmet le message, et les données sont transmises dans des trames de 8 bits, séparées par des bits de confirmation qui vérifient la réception des données. | La communication SPI fonctionne avec des registres à décalage. Les messages peuvent être de 8 bits, mais les transmissions de données de 12 ou 16 bits sont également possibles. |
Duplex | Le protocole permet-il une communication bidirectionnelle et simultanée entre les appareils ? | Mode semi-duplex - les câbles individuels peuvent transmettre des données dans les deux sens, mais pas simultanément | Mode duplex intégral - les câbles individuels peuvent transmettre des données dans les deux sens en même temps |
Analyseurs de protocole SPI et I2C et adaptateurs hôtes
Il existe plusieurs analyseurs de protocoles sur le marché. Certains sont spécifiques à un protocole, tandis que d'autres analyseurs supportent plusieurs protocoles.
Il y a peu de différences fonctionnelles entre la plupart des analyseurs I2C et SPI. Ils peuvent avoir des différences d'implémentation comme les types d'en-tête, le nombre de broches ou les tolérances de tension / courant, ces différences proviennent des designs des fabricants.
La plupart des analyseurs offrent un logiciel GUI pour lire la communication enregistrée sur le bus. Les analyseurs de protocole décodent généralement les signaux de contrôle de protocole et les données, contrairement à un analyseur logique standard qui n'affiche que les signaux et les diagrammes temporels.
Tous les logiciels ne sont pas identiques. La possibilité d'afficher les données en temps réel, de démarrer et d'arrêter les captures, d'enregistrer et de partager les captures, de rechercher et de filtrer les captures n'est pas toujours disponible dans tous les logiciels d'analyse de protocole. Pour plus de flexibilité et d'utilisation, certains analyseurs de protocole sont équipés d'une API logicielle qui permet à l'utilisateur de créer un outil personnalisé pour ses besoins spécifiques.
Il existe sur le marché quelques analyseurs de protocole qui prennent en charge plusieurs protocoles, mais là encore, tous ne sont pas créés de la même manière. Ces analyseurs peuvent varier considérablement en termes de prix et de fonctionnalités. L'analyseur de protocole I2C/SPI surveille les protocoles I2C et SPI ainsi que MDIO. Il est compact, relativement bon marché et le logiciel qui l'accompagne permet de collecter et d'afficher des données en temps réel et supporte entièrement Windows, Linux et Mac OS X.
Si tu cherches des performances accrues, un soutien supplémentaire pour les protocoles et un appareil build-it-as-you-not-it, tu devrais envisager la Promira Serial Platform. La plate-forme Promira est un adaptateur hôte I2C, SPI ainsi qu'un analyseur de protocole eSPI en un. La fonctionnalité d'analyseur de protocole pour I2C et SPI sera ajoutée à la plate-forme dans un avenir proche. Le modèle de plate-forme permet aux clients d'acheter uniquement les applications dont ils ont besoin, comme tu en as besoin. Celui-ci vient avec un prix légèrement plus élevé que l'analyseur de protocole Beagle I2C / SPI - mais il a aussi beaucoup de fonctions en plus.
Comprendre les similitudes et les différences entre les analyseurs de protocole est important et peut faire la différence entre une mise à disposition précoce et une absence de délai.
Lors de l'achat d'un analyseur de protocole, tiens compte de sa compatibilité avec le système d'exploitation, des options USB et du prix. Assure-toi de faire tes recherches, d'obtenir exactement ce dont tu as besoin et de savoir ce que tu achètes. Si tu considères toutes les options disponibles, tu peux non seulement économiser ton argent, mais aussi maximiser ton rendement au travail - toi, ton équipe et tes projets peuvent en tirer le meilleur parti !
