พื้นหลัง
ขณะนี้ฉันกำลังทำงานกับบอร์ดฝ่าวงล้อมซึ่งทำให้ฉันสามารถเชื่อมต่อบอร์ดภายนอกจำนวนมาก (สัญญาณอะนาล็อกและสัญญาณผสม) กับ Arduino Micro โดยใช้ตัวเชื่อมต่อที่หลากหลาย บอร์ดฝ่าวงล้อมนั้นถูก จำกัด ไว้ที่สองชั้นและต้องจัดการกับสัญญาณเซ็นเซอร์แบบอะนาล็อกเก้าตัวรวมถึงสัญญาณดิจิตอล (SPI) เจ็ดสัญญาณ ได้แก่ นาฬิกา (SCK), MISO, MOSI และสัญญาณเลือกชิปสี่ตัว (CS) Arduino ได้รับการกำหนดค่าสำหรับความถี่สัญญาณนาฬิกา 2 MHz SPI แต่ฉันไม่สามารถหาข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่เพิ่มขึ้นตามปกติได้
ปัญหาคือฉันไม่แน่ใจว่าวิธีที่ดีที่สุดในการกำหนดเส้นทางสัญญาณดิจิตอลบนกระดานฝ่าวงล้อมของฉันคืออะไร เนื่องจากคำถามของฉันค่อนข้างเรียบง่ายฉันจึงรวบรวมตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่อธิบายไว้ด้านล่าง
ปัญหาที่เข้าใจง่าย
ในตัวอย่างที่เรียบง่ายนี้ฉันมีระนาบกราวน์, สัญญาณนาฬิกา SPI (SCK), สัญญาณเลือกชิป (CS), และ "พื้นที่เก็บของ" ที่ค่อนข้างใหญ่ดังแสดงในรูปด้านล่าง โปรดทราบว่าตัวอย่างไม่ได้ปรับขนาด: ความยาวการติดตามจริงจะมากกว่า 10 ซม
ไม่สามารถแก้ไขการกำหนดพินในตัวเชื่อมต่อได้และฉันจะไม่สามารถย้าย / หมุนตัวเชื่อมต่อหรือพื้นที่ Keepout ได้
ปัญหาพื้นฐานคือสัญญาณ CS ต้องข้ามไปยังอีกด้านหนึ่งของ SCK (2 MHz)
สมมติว่าเป็นการดีที่สุดที่จะเก็บร่องรอย SCK ไว้ในระนาบเดียวไม่เป็นอันตรายมีตัวเลือกมากมายสำหรับ CS ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง:
- ใช้จุดแวะสู่เส้นทาง CS ภายใต้ SCK (orthogonal โดยมีช่องว่างน้อยที่สุดในระนาบพื้น)
- ใช้จัมเปอร์หรือตัวต้านทาน zero-ohm เพื่อข้าม CS ไปที่ SCK (ทำให้ระนาบกราวด์ยังคงอยู่ แต่เพิ่มส่วนประกอบพิเศษ)
- ใช้ทางอ้อมรอบ ๆ บริเวณ Keepout (ทำให้ระนาบกราวด์ไม่เป็นอันตรายโดยไม่มีส่วนประกอบเพิ่มเติม แต่เพิ่มความยาวของร่องรอยอย่างมาก)
แก้ไข: น่าเสียดายที่การกำหนดเส้นทางสัญญาณ CS ทั้งหมดรอบสัญญาณ SCK บนระนาบด้านล่างไม่ใช่ตัวเลือก ขนาดกระดานจริงจะอยู่ที่ประมาณ 10x10 ซม. ความยาวร่องรอยจะอยู่ที่ประมาณ 10 ซม. โดยเพิ่มเป็น 15 ซม. โดยใช้ตัวเลือก 3
คำถาม
อะไรจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดโดยสมมติว่าร่องรอยจะอยู่ที่ประมาณ 10 ซม. (เพิ่มขึ้นเป็น 15 ซม. สำหรับตัวเลือก 3) ทั้งในแง่ของความสมบูรณ์ของสัญญาณและการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)
ฉันคิดว่าฉันไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับหัวข้อการออกแบบความเร็วสูงเช่นการจับคู่ความต้านทานและการยุติสัญญาณ
บนกระดานจริงฉันมีสัญญาณ CS สองอันซึ่งทั้งคู่ต้องข้าม SCK, MISO และ MOSI สิ่งนั้นจะเปลี่ยนแปลงไหม?
ฉันคิดอะไร
เนื่องจากความถี่สัญญาณนาฬิกา SPI คือ 2 MHz และจากสิ่งที่ฉันอ่านมาเช่นที่นี่และที่นี่ฉันคิดว่ามันอาจจะไม่สร้างความแตกต่างอย่างใหญ่หลวงในกรณีของฉัน อย่างไรก็ตามฉันไม่มีประสบการณ์ที่จะพูดถึงและฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับเนื้อหาความถี่สูงของขอบนาฬิกา
ฉันอยากให้เครื่องบินภาคพื้นดินเหมือนเดิมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ดังนั้นนั่นก็หมายความว่าการใช้ตัวเลือกที่ 2 หรือ 3 การใช้ตัวเลือก 3 บนกระดานจริงฉันสามารถกำหนดเส้นทางสัญญาณเกือบทั้งหมดบนระนาบบนสุดได้โดยไม่ต้องข้ามหรือ ทำลายระนาบพื้นดิน แต่ทางอ้อมจะเพิ่มความยาวการติดตาม 5 ซม. ยิ่งกว่านั้นผลลัพธ์ที่ได้จะทำร้ายดวงตา ...