サポート製品FAQTHCS251やTHCS252でSPIインタフェースをブリッジする場合、使用可能なSCLK周波数は?

使用方法GPIO/I2C
 下記ブロック図のようにSPIインタフェースをTHCS25xでブリッジする場合、Write動作はサンプリング誤差とセットアップ・ホールド時間のみ考慮すればよいのでTHCS25x動作周波数の数分の1程度と高速に行うことができます。しかしながら、THCS25x間で発生する遅延(tTCD,tRCD)及びサンプリング誤差(1/THCS25X動作周波数)によりRead速度が制限されます。



 下記にSPI Read時のタイミングチャートを示します。



 SPI MasterデバイスがReadデータを正しくサンプリングするためには、上記タイミングチャート示された遅延量の合計がSCLK周期×1/2より小さくならなければなりません。また上記タイミングチャートにはTHCS25xの非同期サンプリングによるサンプリング誤差が示されていないため、tTCDとtRCDにサンプリング誤差(1/REFCK)を加えると、下記の①式が成り立ちます。

fSCLK :   SPIクロック周波数(Hz)
REFCK  : THCS25x動作・サンプリング周波数(Hz)
tTCD  :   THCS25x Master to Slave 遅延時間(sec)
tRCD  : THCS25x Slave to Master 遅延時間(sec)
tRES  :  SPI Slaveデバイス応答時間(sec)
tSUP  :  SPI Masterデバイス入力セットアップ時間(sec)

 ①式に上記ブロック図におけるTHCS252の設定条件を当てはめた場合の最大SCLK周波数計算例は下記のとおりです。
このとき、SPI Slaveデバイスの応答時間並びにSPI Masterデバイス入力セットアップ時間は10nsと仮定します。
 

REFCK  : 80MHz
tTCD  :   12.5ns(80MHz)×25=312.5ns
tRCD  : 12.5ns(80MHz)×25=312.5ns
tRES  :  10ns
tSUP  :  10ns

 ただし、実際の環境下では上記ブロック図のようにSlaveデバイスが複数繋がることによりTransition time悪化します。このTransition time悪化による遅延も無視できません。このような場合は①式の右辺にTransition timeよる遅延量も加算する必要があります。

 またTHCS251,THCS252ではREFCKとして外部入力のREFINと内蔵オシレータを選択可能ですが、内蔵オシレータはマイコンに搭載されたオシレータの様にキャリブレーションされていないため大きな周波数ばらつきが生じるため注意が必要です。内蔵オシレータを使用する場合はデータシートに記載されたtOSCの最大値を参照して下さい。

上記は全てのお客様環境下における動作を保証するものではありません。ご使用の際は十分にご評価の上、ご判断下さい。



 

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