如何減少GPIO數(shù)量？

一種方法是使用串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器，如圖所示。該器件輸出的并行信號(hào)可連接到開(kāi)關(guān)控制輸入，器件可通過(guò)串行接口SPI配置。此方法的缺點(diǎn)是外加器件會(huì)導(dǎo)致物料清單增加。

另一種方法是使用SPI控制的開(kāi)關(guān)。此方法的優(yōu)點(diǎn)是可減少所需GPIO的數(shù)量，并且還能消除外加串行轉(zhuǎn)并行轉(zhuǎn)換器的開(kāi)銷。如圖所示，不需要16個(gè)微控制器GPIO，只需要7個(gè)微控制器GPIO就可以向4個(gè)ADGS1412提供SPI信號(hào)。開(kāi)關(guān)可采用菊花鏈配置，以進(jìn)一步優(yōu)化GPIO數(shù)量。在菊花鏈配置中，無(wú)論系統(tǒng)使用多少開(kāi)關(guān)，都只使用主機(jī)（微控制器）的四個(gè)GPIO。

圖用于說(shuō)明目的。ADGS1412數(shù)據(jù)手冊(cè)建議在SDO引腳上使用一個(gè)上拉電阻。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，此示例使用了四個(gè)開(kāi)關(guān)。隨著系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)數(shù)量的增加，電路板簡(jiǎn)單和節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)很重要。

在6層電路板上放置8個(gè)四通道SPST開(kāi)關(guān)，采用4×8交叉點(diǎn)配置時(shí)，ADI 公司支持 SPI 的開(kāi)關(guān)可節(jié)省20%的總電路板空間。

SPI協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)

SPI 的優(yōu)點(diǎn)在于它有著比 I2C 更高的吞吐量，不被最大時(shí)鐘速度所限制，可實(shí)現(xiàn)潛在的高速、極為簡(jiǎn)單的硬件接口，外圍電路使用的上拉電阻是比 I2C
協(xié)議更少的，這意味著它具有比I2C的功耗更低、從機(jī)的時(shí)鐘來(lái)源來(lái)自主機(jī)設(shè)備，無(wú)需新增精密振蕩器、從機(jī)不需要唯一的地址、相對(duì)于并行接口而言，使用的引腳數(shù)目大大減少等優(yōu)點(diǎn)。

但同時(shí)有著一定的缺點(diǎn)，例如SPI沒(méi)有帶內(nèi)尋址、當(dāng)使用多個(gè)不同模式的從機(jī)設(shè)備時(shí)，主機(jī)設(shè)備切換模式時(shí)重新初始化，會(huì)使得訪問(wèn)從機(jī)設(shè)備速度變慢、SPI從機(jī)設(shè)備沒(méi)有硬件流控，只能通過(guò)主機(jī)自主的延遲下個(gè)時(shí)鐘周期到來(lái)的時(shí)間、僅能在短距離通信等缺點(diǎn)。但能在避免SPI的缺點(diǎn)的方向來(lái)應(yīng)用SPI的話，SPI的優(yōu)點(diǎn)讓它遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他協(xié)議。