轻松实现隔离式SPI通信（目标达成√）

品慧电子讯监测和控制不同的系统需要能够直接访问传感器和驱动器，最好是从一个中心位置，采用标准化通信方法（例如串行外设接口(SPI)）进行访问。SPI是一种同步串行数据总线，帮助设备和中央控制单元之间进行长距离的数据交换。通信操作遵从主从原则，是全双工的。SPI接口包含三行：SDI、SDO和SCK。

SPI通信方法适用的线缆距离不超过10米，通信距离更长时，通常需要用到中继器，这是因为随着线缆增长，其线缆阻抗相应增加，由此导致信号衰减。然后必须再次放大信号。与此同时，线路会获得更高的信噪比(SNR)。可利用ADI提供的isoSPI通信接口IC LTC6820 等器件来读取这些信号。

得益于该器件的创新式设计，可以使用双绞线电缆和适用的变压器来增强电气隔离，由此相对轻松地最大化SPI通信。

由于工业环境通常比较恶劣，所以需要使用电气隔离通信部件来保护用户免受危险电压影响，同时确保系统的可靠性。此外，尽管偶尔会出现共模电压，隔离也可以帮助实现精确测量。因此，要将输入级与系统的其余级分隔开来，同时仍然实现连接，隔离栅的使用就非常关键。

图1显示了所有从服务器如何受一个主服务器控制。主服务器和从服务器可以是微控制器或ADC，通常通过自身的SPI接口与传感器或微控制器连接。因此，LTC6820能够在两个完全电气隔离的器件之间实现SPI通信所需的双向数据传输。它将来自主服务器的SPI信号编码为速率最高1Mbps的差分信号，然后通过电气隔离栅和双绞线传输。到了电缆另一端之后，差分信号再次由LTC6820接收并解码为SPI信号，然后再路由到从服务器总线。LTC6820还提供驱动信号通过隔离栅所需的电流。这些电流通过外部电阻，调整为符合系统要求的值，例如所需的线缆长度、SNR和抗扰度。

图1. 隔离式SPI接口，通过共用的主控制器来控制多个电路板（从控制器）。

但是请注意，虽然使用了SPI中继器，数据速率仍是有限的，取决于电缆长度。例如，图1中使用100米CAT5电缆的电路的数据速率仅为0.5 Mbps左右，是LTC6820所能提供的1 Mbps最大值的一半（见图2）。

图2. 使用CAT5电缆时，数据速率与电缆长度的关系。

通过使用 isoSPI 通信IC，可以简化远距离隔离传输SPI通信信号电路的复杂性，因为可以省去传统电路通常需要的大量组件。此外，使用LTC6820可以实现最长100米的通信距离（在工业设置中并不少见）。LTC6820还可轻松实现菊花链应用（一个主控制器控制多个从控制器）。而且，该器件非常适合电池监测系统应用，这是因为电池监测系统包含部分可能存在爆炸风险的充电单元（例如，锂离子电池），需要实施电气隔离通信。

LTC68200

AEC-Q100通过汽车应用认证

1Mbps隔离式SPI数据通信

使用标准变压器实现简单的电气隔离

单条双绞线上的双向接口

支持长达100米的电缆

极低EMI敏感性和辐射

针对高抗噪能力或低功耗应用可配置

设计用于ISO26262兼容系统

在大多数SPI系统中无需软件变更

超低2µA空闲电流

自动唤醒检测

工作温度范围：−40°C至125°C

2.7V至5.5V电源供电

支持1.7V至5.5V的所有逻辑接口

提供16引脚QFN和MSOP封装

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