Maximale Leitungslängen UART, I²C, SPI

Wie verdrillst Du Leiterbahnen auf Platinen?

Karl Kuhl schrieb:
> Wie verdrillst Du Leiterbahnen auf Platinen?

Ja klar! - Ich wechsle alle paar Millimeter über Vias die Laysers und 
kreuze die Leiterbahnen...

Was ist das für eine doofe Gegenfrage?
Ich schrieb
Jochen schrieb:
> Leiterbahnen auf Platinen
> und Leitungen (Geschirmt, ungeschirmt, Verdrillt, nicht verdrillt)

Ich denke mal, das man mit verdrillten Leitungen, die ich im übrigen 
nicht auf der Platine verlege, sondern über Anschlussklemmen auf der 
Platine mit dieser verbinde, ein besser Störunempfindlichkeit erzielt 
und so evtl. ein paar (Zenti-)Meter rausholt.

Magnus Müller schrieb:
> Karl Kuhl schrieb:
>> Wie verdrillst Du Leiterbahnen auf Platinen?
>
> Jochen schrieb:
>> und Leitungen (Geschirmt, ungeschirmt, Verdrillt, nicht verdrillt)

Ah gut, dann habe ich doch nicht so unverständlich geschrieben... ;)

Jochen schrieb:
> Ah gut, dann habe ich doch nicht so unverständlich geschrieben... ;)

Die Antwort lautet: 3,47m. Leitungsführung und Übertragungsrate ist 
entsprechend anzupassen :-)

Okay. Den Wink mit dem Zaunpfahl habe ich verstanden.
Dann suche ich eben Graphen, die die Datenrate über die Leitungslänge 
und Leitungstyp aufzeigen und/oder die maximale Leitungslänge einer 
bestimmten Leitung über die Datenrate....

verdrillt oder unverdrillt ist bei den genannten Verbindungen kack egal, 
da es sich nicht um differenzielle Signale handelt, somit ist auch egal 
ob die Störungen gleichmäßig verteilt werden auf 2 Leitungen.

Bei den meisten Bussystemen ergeben sich die maximalen Leitungslängen 
durch eine maximal erlaubte Laufzeit, im Frame oft Guardtime genannt. 
Dies ist bei den genannten System nicht der Fall. Bei Uart interessiert 
nur ob das Signal noch halbwegs brauchbar am Empfänger ankommt. Somit 
interessieren hier nur die Last bezogen auf das was der Sender an 
Leistung liefern kann und die Störstrahlung. Natürlich unter 
Berücksichtigung der Baudrate.
Bei SPI kommt dazu dass es eine Clock-Leitung gibt, deren Pegelwechel in 
der mitte des Signal sein muss. Hier kannst du die maximale 
Leitungslänge in abhängigkeit der Übertragungsrate berechnen aufgrund 
des Laufzeitunterschiedes, zwischen Clock und Datenleitungen. Musst nur 
schaun welche Phasenverschiebung zwischen Clock und Daten noch erlaubt 
ist.

Immer schön solche Anfragen.

Ich will alles wissen. Was ich wirklich brauch sag ich nicht. Was ich 
brauch such ich mir dann aus den Antworten zusammen.

Schau doch mal in die Datenblätter der verschieden Bausteine.

UART ist keine physikalische Schnittstelle, sondern die Bezeichnung 
eines Bausteins oder eines Teils eines Bausteins.

Nur physikalische Schnittstellen haben Pegel, Leitungslängen, 
Störabstand , und und und ..

Es geht einfach darum herauszufinden, welche Standardschnittstelle 
(explizit: UART, SPI, I²C) eines MCUs ohne(!) zusätzliche 
Treiberbausteine, oder Umsetzer auf eine andere Physik wie RS232,RS485, 
o.ä., über eine elektrische Leitung von einer zu einer anderen Platine 
über eine möglichst weite Distanz übertragen lässt.

Mehr Infos hab' ich nicht und diese habe ich auch genannt.

und warum soll UART, SPI und I²C keine physikalischen Schnittstellen 
sein!?
Auch diese haben einen Pegel (in der Regel die Prozessorspannung; bei 
uns 3,3V). Eine physikalische Schnittstelle hat keine Leitungslängen. 
Sie funktioniert nur bis zu einer gewissen Leitungslänge.

> und warum soll UART, SPI und I²C keine physikalischen Schnittstellen
> sein!?

Im Schichtenmodell unterscheidet man zwischen der physikalischen 
Umsetzung und der logischen Funktionsweise. Wie weit die physikalischen 
Signale kommen, hängt von der Datenrate, der Leitungsimpedanzanpassung, 
vom Kapazitätsbelag und anderen Parametern ab. Diese Parameter sind aber 
nicht durch die Begriffe UART, SPI usw definiert.

A. K. schrieb:
> manche meinen damit
> Voyager 1.

Warum nicht. Wollte schon immer mal mit den Lebewesen auf dem Pluto 
telefonieren ...

Scherz beiseite: 20m sollten reichen.

Maximale Leitungslänge bei I²C wird unter anderen durch eine maximale 
Kabelkapazität limitiert, da es sich bei I²C um einen 
Opendrain/Opencollektor mit Slewrate begrenzten Treibern (Spannungs als 
auch Strom) handelt.

Wird deine Leitung zu lang, sehen die Treiber eine zu große Kapazität 
und deine Signale werden mit einer Phasenverschiebung versehen, welche 
bei steigender Datenrate irgendwann so groß wird das entsprechende 
Zeitinervalle laut I²C Spezifikation nicht mehr eingehalten werden 
können. - Dies könnte man mit einer verringerten Datenrate wieder 
kompensieren... .



Man kann deine Frage nicht so einfach und pauschal beantworten. Die 
maximale Leitungslänge ist z.B ein Kompromiss aus Datenrate und externen 
Störgrößen abhängig. Störgrößen sind z.B wieder von den mechanischen 
Aufbau und der Einsatzumgebung abhängig.

>Es geht einfach darum herauszufinden, welche Standardschnittstelle
>(explizit: UART, SPI, I²C) eines MCUs ohne(!) zusätzliche
>Treiberbausteine, oder Umsetzer auf eine andere Physik wie RS232,RS485,
>o.ä., über eine elektrische Leitung von einer zu einer anderen Platine
>über eine möglichst weite Distanz übertragen lässt.

Der Sinn dieser zusätzlichen Treiberbausteine ist ja unter anderem die 
Erhöhung der Störfestigkeit bzw. die Erhöhung der maximalen Baudrate.
D.h. Du wirst in Deinem abgeschirmten Atomschutzkeller eine weitere 
Distanz erreichen als neben einem AppleII-Computer.
Insofern ist "weite Distanz" eine Funkte von von Parametern wie 
angestrebter Baudrate, EMV, Verfügbarkeitsanforderung usw.

Ich neme mal an, daß Du mindestens 10kbit/sec über eine Strecke von 20 
Meter seriell übertragen möchtest.

Dann rate ich zu UART Protokoll mit RS485 Treibern. Wahlweise half- oder 
voll-duplex, je nach Anwendungsfall.

SPI und I2C nicht nicht für Kabel gedacht, die das Gehäuse eines Gerätes 
verlassen. Ich schätze, daß Leitungslängen über 1 Meter ohne aufwändige 
Entstörung gar nicht funktionieren, egal bei welcher Bitrate.

1-wire fehlt in der Liste noch

Falk Brunner schrieb:
> UART   1m           10-1000m

Zu den Hochzeiten des Fernschreibers ging es mit UART durch die ganz 
Republik, also kann man da vor der Einheit fast noch ein ganzes "k" 
setzen.

Die Schnittstelle des ICs soll direkt über einen Stecker an ein Kabel 
und dann zur abgesetzten Elektronik gehen ...

um mal ein Beispiel zu I²C zu nennen:
Ein Temperaturfühler DS18B20 läuft bei mir an einer 10m langen Leitung 
ohne erkennbare Fehler. (größere Leitungslängen nicht getestet --> 
könnte evtl auch mit längerer Leitung funktionieren)
MfG

Komischerweise steht im Datenblatt von besagtem Sensor was von 
1-Wire-Bus, nicht I²C...

da hast du recht und ich korrigiere meine Falschmeldung
tatsächlich verwende ich den  Brückenschaltkreis DS2482, welcher I²C auf
1-Wire-Bus wandelt,
die 10m beziehen sich dann auf den 1-Wire-Bus
MfG