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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 8 MHz SPI über 75cm Flachbandkabel?


Autor: Tobi (Gast)
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Hallo,

wollte mal nach euren Erfahrungen fragen. Könnte eine Kommunikation über 
SPI mit 8 MHz Takt über ein 75 cm langes Flachbandkabel funktionieren, 
wenn zwischen jedem der SPI-Signale (MISO, MOSI, /SS und SCK) keine 
zusätzliche Masseader verläuft?

Gruß
Tobi

Autor: Falk (Gast)
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JAIN. Warum willst du mit Masseleitungen geizen? Zu teurer? Wenigstens 
neben dem SPI-Takt solle eine Masseleitung liegen, das ist das kritische 
Signal. Wenn du ein 6 pol Flachbandkabel mit den entspr. Steckern 
nimmst, bleiben noch 2 Adern für Masse. Das passt schon.

MFG
Falk

Autor: rayelec (Gast)
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75cm bei dieser Frequenz wird fast mit Sicherheit zu Problemen führen! 
Ob mit Masse oder ohne, die Signale beeinflussen sich aufgrund der 
Leitungskapazität gegenseitig! Darunter leiden die Signalflanken, was 
unweigerlich zu unzuverlässigem betrieb führt!!! Wenn du eine solche 
Distanz überwinden musst, solltest du entweder zu differenzieller 
oder/und niederohmiger Datenübertragung greifen.

Gruss
rayelec

Autor: Falk (Gast)
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So ein Quark. Schau mal in deinen Computer, die IDE-Kabel arbeiten bei 
UDMA133 mit ~65 MHz, und es funktioniert sehr gut (vor allem wen man 
bedenkt, dass es historisch bedingt einige Workarounds mitschleifen 
muss).

[ ] Du hast Ahnung von HF

MFG
Falk

P.S: Was soll nierderohmige Datenübertragung sein?

P.P.S. Für alle, die noch was lernen wollen.

http://www.sigcon.com/pubsIndex.htm
http://www.sigcon.com/Pubs/news/3_10.htm

Autor: Tobi (Gast)
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Ich danke euch erstmal für die Beiträge.

Ich habe jetzt endlich mein Oszilloskop wieder, naja und das Taktsignal 
sah am Ende der Flachbandleitung einfach grauenvoll aus. Ich habe mich 
jetzt mal etwas mit Terminierung von Taktleitungen usw. beschäftigt und 
bin dabei auf Serienterminierung auf Senderseite gestoßen.

Leider kann die Hardware auf Empfängerseite nicht verändert werden, 
daher habe ich auf Senderseite ein 1k-Poti in die Taktleitung gelegt um 
einfach mal ein  Gefühl dafür zu bekommen. Das Ergebnis war bei 
Veränderung des Potis sehr beeindruckend. Bei etwa 80 Ohm war das 
Taktsignal auf Empfängerseite sehr sauber mit steilen Flanken und fast 
keinen Überschwingern. Ich hätte nie gedacht, dass dieser Effekt bei 
"nur" 8 MHz so deutlich ist.

Na jedenfalls funktioniert die Übertragung jetzt bei 75cm 
Flachbandleitung ohne Masse dazwischen zuverlässig. Glaube ich zumindest 
:)

Autor: TravelRec. (Gast)
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Du bekommst schon mit, wenn das Verify fehlschlägt ;-)

Autor: rayelec (Christoph) (Gast)
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@ Falk. Ich arbeite schon seit 7 Jahren in der Elektronik-Entwicklung 
und habe schon bei viel kürzeren Kabellängen Probleme gehabt! Ich sagte 
auch nicht, dass es mit 75cm nicht funktionieren werde, ich sagte nur, 
es wird nicht mehr zuverlässig funktionieren! Für eine Bastlerarbeit 
wirds vielleicht gehen. Aber wehe, seine Versorgungsspannung schwankt 
ein wenig oder er telefoniert nebendran mal mit dem Handy, oder, oder, 
oder....
Mit niederohmig meine ich, dass am Empfängerende keine CMOS-Eingänge 
sitzen. Es wird also nicht nur mit Spannungspegeln gearbeitet, sondern 
es muss ein Strom fliessen! Wenn das mit der schnellen Datenübertragung 
so einfach wäre, dann hätte es schon lange solche Ultra-ATA Platten 
gegeben. Die Wahrheit ist eben, dass da sehr viel Know How drinsteckt, 
damit sowas zuverlässig funktioniert. Zudem sind dort sicher sehr 
schnelle Treiberausgänge in den ICs drin und nicht solche 
schwachbrüstigen CMOS-Stufen wie in den uCs!! (Die Controller auf den 
Festplatten und auf den Mainboards werden nicht ohne Grund deutlich 
warm!)

Autor: Falk (Gast)
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@Tobi

Ja, hatte ich vergessen. Serienterminierung ist das Mittel der Wahl. 
Aber die Frage ob es Refexionen gibt oder nicht ist NICHT von der 
Frequenz des Taktsignals abhängig, sondern von der 
ANSTIEGSGESCHIDIGKEIT. Dein uC haut Flanken mit 10ns Anstiegszeit und 
weniger raus. Das entspricht einer Laufzeit von ca. 2m Kabel. Als Pi mal 
Dauem Regel kann man sagen, dass wenn die Laufzeit 1/6 der Anstigeszeit 
überschreitet, es zu Problemem mit Über/Unterschwingern kommt, wenn 
nicht richtig terminiert wird. D.h in deinem Fall 2m/6 ~30 cm ist die 
maximale Kabellänge, die ohne Terminierung noch noch sauber laufen kann. 
Das gilt aber nur bei gescheiter Masseführung.

@rayelec

> Ich arbeite schon seit 7 Jahren in der Elektronik-Entwicklung
> und habe schon bei viel kürzeren Kabellängen Probleme gehabt! Ich sagte

Was aber NICHTS darüber aussagt, dass die Problematik bei sachgemäser 
Umsetzung nicht solide funktioniert.

> auch nicht, dass es mit 75cm nicht funktionieren werde, ich sagte nur,
> es wird nicht mehr zuverlässig funktionieren! Für eine Bastlerarbeit

Das ist schlichtweg falsch!

> wirds vielleicht gehen. Aber wehe, seine Versorgungsspannung schwankt
> ein wenig oder er telefoniert nebendran mal mit dem Handy, oder, oder,
> oder....

Paranoid? Vorsicht ist ja schön und gut, aber das was du hier an den Tag 
legst ist die pure Angst, basierend auf unzureichendem Verständnis der 
Materie.

> Mit niederohmig meine ich, dass am Empfängerende keine CMOS-Eingänge
> sitzen. Es wird also nicht nur mit Spannungspegeln gearbeitet, sondern
> es muss ein Strom fliessen! Wenn das mit der schnellen Datenübertragung

So ein Schmarrn.

[ ] Du bist fit in theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik.

Du denkst noch in den Mustern der 60er Jahre, wo CMOS schnarchlangsam 
war, und nur TTL und ECL, die ordentlich geheizt haben, auch ordentlich 
Geschwindigkeit hatten. HATTEN!! DAS WAR MAL SO! Ist heute ganz anders.

> so einfach wäre, dann hätte es schon lange solche Ultra-ATA Platten
> gegeben. Die Wahrheit ist eben, dass da sehr viel Know How drinsteckt,

Es GIBT Ultra-Platten schon seit langer Zeit. Das wesentliche Problem 
dabei ist weniger die schnelle Datenübertragung, sondern die Tatsache, 
dass die neuen Platten mit den alten Kabeln und Controllern noch laufen 
müssen (Abwärtskompatibilität). Und da muss ne Menge alter Kram 
mitgeschleppt werden und es werden Workarounds benötigt.

> damit sowas zuverlässig funktioniert. Zudem sind dort sicher sehr
> schnelle Treiberausgänge in den ICs drin und nicht solche
> schwachbrüstigen CMOS-Stufen wie in den uCs!! (Die Controller auf den

[ ] Du hast eine reale Vorstellung davon, wieviel Geschwindigkeit und 
Power CMOS heute hat.

> Festplatten und auf den Mainboards werden nicht ohne Grund deutlich
> warm!)

Sicher gibt es einen Grund. Aber er ist anders als du denkst.

MFG
Falk

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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> Aber die Frage ob es Refexionen gibt oder nicht ist NICHT von der
> Frequenz des Taktsignals abhängig, sondern von der
> ANSTIEGSGESCHIDIGKEIT.

Wie hoch ist denn die ANSTIEGSGESCHIDIGKEIT eines Sinussignals?

Autor: Falk (Gast)
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Ganz einfach.

wenn das Signal

U_sinus = U_max *sin(omega*t+phi_0) ist

dann ist der Anstieg der Funktion die erste Ableitung

U_sinus / dx = U_max  omega  cos (omega*t+phi_0)

Ausserdem sind Taktsignale selten sinusförmig, es sei den wir nähern uns 
der Gigabit/s Region. Dors sind es nur noch leicht eckige Sinussignale 
;-)

MfG
Falk



Autor: Bernhard (Gast)
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Bei 8MHz dürfte das ganze doch noch ziemlich rechteckig sein.

Also doch Anstiegszeit!
Ich würde 10 ns jetzt mal ungesehen glauben.

Autor: Falk (Gast)
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@Bernhard

> Bei 8MHz dürfte das ganze doch noch ziemlich rechteckig sein.

Ist es.

> Also doch Anstiegszeit!

Hat jemand was anders behauptet? Auch so, meine Aussage mit 
"Anstiegsgeschwindigkeit". Ist ja mehr oder weniger das gleiche, ein 
hohe Anstiegsgeschwindigkeit führt automatisch zu kurzen Anstiegszeiten.

> Ich würde 10 ns jetzt mal ungesehen glauben.

Ich auch ;-)

MFG
Falk



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