Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SPI Probleme


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von Chris H. (xkris)


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Hi, habe folgendes Problem am SPI Bus (nur senden,Empfang interessiert 
nicht)

Situation 1:

jeweils einen Tastkopf (8pF) an CLK und an MOSI. Signale sehen 
lehrbuchmäßig aus und von den Phasen bzw. Timing so wie im Datenblatt 
des Slaves (TRF7962A) gefordert.Kommunikation schlägt jedoch fehl

Situation 2:

nur noch ein Tastkopf an MOSI. Kommunikation funktioniert.

Situation 3:

überhaupt kein Tastkopf. Keine Kommunikation.

Situtation 4:

Zwei Tastköpfe an MOSI, einer an CLK. Signale sehen exakt aus wie in 
Situation 1 beschrieben. Kommunikation funktioniert.



Meine Schlussfolgerung: Ist die Kapazität an MOSI größer als an CLK geht 
alles, wenn nicht, dann nicht. Frage ist nur, warum?
Ob der Massanschluss der Tastköpfe mit der Schaltungsmasse verbunden ist 
spielt übrigens keine Rolle. Ich kann das Ganze auch nachstellen, wenn 
ich einen kleinen C zwischen MISO und GND hänge.

Jemand ein Idee?

: Bearbeitet durch User
von spess53 (Gast)


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Hi

>Jemand ein Idee?

Dir ist aber schon aufgefallen, das für Schreiben und Lesen 
unterschiedliche SPI-Modes verwendet werden? Berücksichtigt?

MfG Spess

von Wolfgang (Gast)


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Chris H. schrieb:
> Jemand ein Idee?

Mit der kapazitiven Belastung verzögerst du Flanken. Mit dem Tastkopf an 
MOSI verschiebst du die Flanken so weit, dass bei der Clock-Flanke noch 
das richtige Signal anliegt. Wenn das so kritisch ist, erfolgt der 
Signalwechsel auf der falschen Flanke.

> Signale sehen lehrbuchmäßig aus ...
Bist du sicher, dass du mit der richtigen Seite im Lehrbuch vergleichst. 
Es gibt 4 SPI Modi.

von Chris H. (xkris)


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So trivial (falscher SPI Modus) ist das Problem leider nicht. In meinem 
Fall werden die Daten bei fallender Taktflanke vom Master auf den Bus 
gepackt und bei steigender vom Slave eingelesen. So will es der Slave 
laut Datenbaltt und so bekommt er es auch. Wie gesagt, auf dem Scope 
sieht es sauber aus. Eine zeitliche Verschiebung der Taktflanken war 
auch mein erster Gedanke, hat sich aber leider nicht bestätigt. Die 
Kapazitäten der Tastköpfe sind zu gering. Ausserdem, wie bereits 
geschrieben, sehen die Signal bei Situation 1 und 4 (siehe oberster 
Beitrag) exakt gleich aus, mit dem Unterschied dass Situation 4 
funktioniert, Situation 1 nicht. Zeitliche Verschiebungen der Flanken 
durch die Kapazitäten kann ich selbst bei höchster Auflösung nicht 
erkennen (Tektronix MSO4000)

von 100nF (Gast)


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Chris H. schrieb:
> So trivial (falscher SPI Modus) ist das Problem leider nicht.

Nein, natürlich nicht.

Dein Problem ist noch viel trivialer. Wahrscheinlich fehlen wieder 
einmal nur die Stützkondensatoren.

von Chris H. (xkris)


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100nF schrieb:
> Dein Problem ist noch viel trivialer. Wahrscheinlich fehlen wieder
> einmal nur die Stützkondensatoren.

Nein, da hab ich "leider" dran gedacht.

von Peter D. (peda)


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Chris H. schrieb:
> Frage ist nur, warum?

Definitiv falscher SPI-Mode.

von Chris H. (xkris)


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Peter D. schrieb:

> Definitiv falscher SPI-Mode.

Das ist definitiv blödsinn  ;)

von 100nF (Gast)


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Chris H. schrieb:
> Das ist definitiv blödsinn

Was allerdimgs definitiv kein Blödsinn ist, ist, daß es hier so ziemlich 
jedem scheissegal ist, ob deine Schaltung funktioniert oder nicht. 
"Leider".

Schon dran gedacht, deine Tastköpfe einzulöten? Damit geht es doch, 
oder?

von Chris H. (xkris)


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100nF schrieb:

> Was allerdimgs definitiv kein Blödsinn ist, ist, daß es hier so ziemlich
> jedem scheissegal ist, ob deine Schaltung funktioniert oder nicht.
> "Leider".

sie funktioniert ja ;)


> Schon dran gedacht, deine Tastköpfe einzulöten? Damit geht es doch,
> oder?

Ein Kondensator tuts auch

von Eric B. (beric)


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Chris H. schrieb:
> Situation 2:
>
> nur noch ein Tastkopf an MOSI. Kommunikation funktioniert.

Dann pack/löte/klebe doch einen kleinen Kerko (8pF bietet sich an ;-)) 
an MOSI.
Als Tastkopfersatz...

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Chris H. schrieb:
> .Kommunikation schlägt jedoch fehl
> Situation 2:
> nur noch ein Tastkopf an MOSI. Kommunikation funktioniert.
Falscher SPI-Modus. Das wars bei solchen Fehlern bei mir bisher 
immer... :-/

Hast du einfach mal die anderen 3 SPI Modes ausprobiert? Nur zur 
Sicherheit...

spess53 schrieb:
> Dir ist aber schon aufgefallen, das für Schreiben und Lesen
> unterschiedliche SPI-Modes verwendet werden?
Wer macht denn sowas? Diese Schnittstelle sieht mir verdächtig nach 
Murks aus. Hat das der Prakti hingebastelt?

: Bearbeitet durch Moderator
von Chris H. (xkris)


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Lothar M. schrieb:

> spess53 schrieb:
>> Dir ist aber schon aufgefallen, das für Schreiben und Lesen
>> unterschiedliche SPI-Modes verwendet werden?
> Wer macht denn sowas? Diese Schnittstelle sieht mir verdächtig nach
> Murks aus. Hat das der Prakti hingebastelt?

Sowas macht Texas Instruments :) Ich benutze den Lesemodus aber nicht. 
Ich schreibe lediglich. Und ich benutze definitiv den richtigen SPI 
Mode. Es funktioniert ja auch absolut zuverlässig, wenn die Kapazität am 
MOSI ca. 10pf größer ist als an Clock.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Lothar M. schrieb:
> Hast du einfach mal die anderen 3 SPI Modes ausprobiert?

Bestimmt nicht, das wäre ja zu einfach.
Besser die anderen alle für doof halten.
"Was, nur ein Geisterfahrer, nein hunderte."

Ich hab schon öfter widersprüchliche Angaben in Datenblättern gesehen.
Ich hab natürlich keinen Bock mehr, da noch reinzuschauen.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Chris H. schrieb:
> Und ich benutze definitiv den richtigen SPI Mode.
Ich würde diesen Datenblatt keinen halben Meter über den Weg trauen...

Meine Vorhehensweise wäre:
1. Geschwindigkeit reduzieren
2. Die anderen 3 Modi ausprobieren

von Jorge (Gast)


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Wenn es am sehr knappen Timing liegt und du noch etwas Platz auf der 
Platine bzw. die Möglichkeit zum einbauen hast:
Einfach in die "empfindliche" Signalleitung einen nichtinvertierenden 
Buffer einbauen. Der verzögert das Signal um ca. 5ns, was möglicherweise 
schon ausreichen könnte um eine zuverlässige Kommunikation zu erzeugen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wobei "sehr knappes Timing" bei SPI eigentlich nur mit zu hoher 
Taktfrequenz oder falschem SPI Mode erreicht werden kann. Sonst ist das 
Interface wegen der Synchronizität einfach zu beherrschen.

von Maxx (Gast)


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Chris H. schrieb:
> Situation 1:
>
> jeweils einen Tastkopf (8pF) an CLK und an MOSI. Signale sehen
> lehrbuchmäßig aus und von den Phasen bzw. Timing so wie im Datenblatt
> des Slaves (TRF7962A) gefordert.Kommunikation schlägt jedoch fehl
>
> Situation 2:
>
> nur noch ein Tastkopf an MOSI. Kommunikation funktioniert.
>
> Situation 3:
>
> überhaupt kein Tastkopf. Keine Kommunikation.
>
> Situtation 4:
>
> Zwei Tastköpfe an MOSI, einer an CLK. Signale sehen exakt aus wie in
> Situation 1 beschrieben. Kommunikation funktioniert.

Das Problem kommt mir von einem TRF7961 (ISO15693 only) sehr bekannt 
vor.
Wir haben damals bei TI nachgefragt und die Ursache gemeinsam gesucht.
(Das Produkt war schon länger im Sortiment ohne Probleme, ohne 
Änderungen im Layout/Schaltplan)

Vor dem Löten waren die Chips im Tester von TI völlig OK , danach (nur 
durch den Ofen, blank ohne Lötzinn durch den Ofen, nie elektrisch 
betrieben) fielen die in einigen Bereichen (Logikteil) auf dem Tester 
durch. Das Phänomen mit den Kapazitäten an SPI hatten wir in der 
gleichen Form. Hat uns sehr verwirrt.

Gab auch noch ein paar weitere Symptome: Es kam z.b. vor, dass die 
Frame-Generierung aus dem Tritt kam und bis zum nächsten SW Reset 
kontinuierlich logische 0en auf dem RF Signal generierte ...

Mit Hilfe von TI haben wir Probleme beim Löten ausgemacht und 
korrigiert. Das Reflow-Profil wurde angepasst, neue TRFs bei anderem 
Distri bestellt. Bei der nächsten Charge war dann alles wieder normal.

Die bereits bestückten LP haben wir um einen kleinen C an MOSI und MISO 
erweitert. Laufen. Sind aber aussortiert in meinem Schrank ;-) Verkaufen 
würd' ich die nicht mehr.

von Peter D. (peda)


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Maxx schrieb:
> Mit Hilfe von TI haben wir Probleme beim Löten ausgemacht und
> korrigiert.

Daß ein Fehler nicht mehr auftritt, heißt noch lange nicht, daß auch die 
Ursache gefunden wurde.
Es kann sein, daß durch die höhere Temperatur Wasser austritt und damit 
die internen Schaltungskapazitäten etwas kleiner werden.
Ich würde trotzdem die anderen SPI-Modi testen, nicht immer sind 
Supportmitarbeiter auch die hellsten Leuchten.

Eine weitere Gefahr sehe ich in dem Mode ohne /SS-Pin. Den sollte man 
immer vermeiden, da wenn einmal die Synchronisation verloren geht, sie 
bis zum nächsten Power-On verloren bleibt.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Eine weitere Gefahr sehe ich in dem Mode ohne /SS-Pin.
SPI ist nur mit SS als Framesync sinnvoll (so ist er ursprünglich auch 
definiert). Wehe im anderem Mode kommt ein kleiner EMV-Spike, dann kommt 
das Ding fast unmöglich wieder auf die Spur...

von Maxx (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Daß ein Fehler nicht mehr auftritt, heißt noch lange nicht, daß auch die
> Ursache gefunden wurde.

Nein. Alleine Davon natürlich nicht. Aber der beschriebene Ablauf DUT, 
OK -> Ofen -> DUT fehlerhaft weist schon mit nem Zaunpfahl in diese 
Richtung.
Ein danach im Ofen mitgefahrener Temperaturlogger, der ein nicht 
konformes Profil aufzeichnete, verdichtet das dann.

Da das Fehlerbild sehr konsistent war und mit dem TE übereinstimmt, kann 
man das durchaus mal testen.

PS: Es ist kein normaler SPI Modus MOSI/MISO wechseln zu 
unterscheidlichen Flanken. Siehe Errata zum TRF796x.

von Peter D. (peda)


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Maxx schrieb:
> PS: Es ist kein normaler SPI Modus MOSI/MISO wechseln zu
> unterscheidlichen Flanken. Siehe Errata zum TRF796x.

Das erklärt natürlich einiges, da hat der Entwickler des Chips gepennt 
oder schlichtweg das SPI nicht verstanden.
Master und Slave müssen mit der gleichen Flanke das Datenbit wechseln 
und mit der entgegengesetzten Flanke einlesen.

Es sollte aber trotzdem gehen, wenn man das Master-SPI so einstellt, daß 
das Senden richtig ist. Der Slave sendet dann zwar auf der falschen 
Flanke, aber das MISO wird ja durch mehrere Laufzeiten gegenüber SCK 
verzögert. Es kann schon rein logisch nicht gleichzeitig mit SCK des 
Masters wechseln.
Man müßte mal prüfen, welche minimale Durchlaufzeit der Chip von SCK_in 
zu MISO_out hat und welche minimale Hold-Zeit dem Master reicht.

von Jorge (Gast)


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Also war meine Idee mit dem Verzögerungsgatter ja doch nicht so dumm :)

von eProfi (Gast)


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Bei SPI ist Ringing oft ein Problem: zu steile Flanken erzeugen mehrere 
Clocks.
Einfache Abhilfe: serieller Dämpfungs-R (10-100 Ohm) auf der 
Senderseite.
Das ergibt mit der Leitungs- und Eingangs-Kapazität ein RC-Filter.
Ein C nach Gnd verschlimmbessert die Situation meist, da der erhöhte 
Umladestrom auf benachbarte Leitungen transformiert wird.

> Meine Vorhehensweise wäre:
> 1. Geschwindigkeit reduzieren
In diesem Fall bringt das nichts, da die Flanken dadurch nicht flacher 
werden.

Sauber abgeblockte Versorgung und Masseverbindung tun ihr übriges.

von Chris H. (xkris)


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@Maxx

Na endlich mal jemand der mir nicht einreden möchte, ich hätte den 
falschen SPI Modus. Das ist ja "schön" wenn das gleiche ominöse Problem 
bei dir aufgetreten ist. Lötprobleme hatte ich auch vermutet nachdem im 
Grunde alles andere "abgeklopft" wurde. Kannst du mir sagen wie euer 
Lötprofil aussieht bzw. was ihr geändert habt. War das Problem nach den 
Änderungen komplett verschwunden?

von Peter D. (peda)


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Chris H. schrieb:
> Na endlich mal jemand der mir nicht einreden möchte, ich hätte den
> falschen SPI Modus.

Nö, es wird nur vorgeschlagen, es mal zu testen. Sowas ist schnell 
gemacht.
Welchen Du benutzt, weiß ja keiner.
Wie gesagt, kritisch ist nur der Modus auf MOSI, der muß stimmen! Auf 
MISO hat man automatisch ein Delay.

Einen ähnlichen Fall hat man, wenn man 74HC595 und 74HC165 als 
IO-Erweiterung nimmt.
Der 74HC595 sampled mit der 0->1 Flanke, der 74HC165 legt die Daten aber 
auch mit der 0->1 Flanke an, autsch.
Die Durchlaufzeit von SCK zu MISO im 74HC165 bewirkt aber, daß trotzdem 
alles im grünen Bereich ist.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Chris H. schrieb:
> Na endlich mal jemand der mir nicht einreden möchte, ich hätte den
> falschen SPI Modus.
Hast du die anderen mal ausprobiert? Oder willst du einfach nur was 
anderes hören?

Das mit dem "Dämpfungswiderstand" nennt sich eigentlich 
"Serienterminierung" und lässt sich ganz simpel mit einem Oszi 
ausmessen. Es hat mehr mit Leitungsimpedanz zu tun als mit Dämpfung...
Beitrag "Re: Signalproblem bei langem Kabel"


eProfi schrieb:
>> Meine Vorhehensweise wäre:
>> 1. Geschwindigkeit reduzieren
> In diesem Fall bringt das nichts, da die Flanken dadurch nicht flacher
> werden.
Ich sag ja nur, dass das meine Vorgehensweise wäre. Ich sage nicht, dass 
damit ein Klingeln auf dem Signal reduziert würde. Ich hätte damit 
bewirkt, dass sich eine zu schnelle Übertragung nicht so schnell 
"verstolpert"...

: Bearbeitet durch Moderator

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