Simulación de SPI en cadena para sistemas de gestión de baterías
¿Qué es Daisy Chain SPI?
Los ordenadores y otros sistemas electrónicos utilizan puertos serie para permitir la transferencia de datos entre los dispositivos conectados. La interfaz periférica serie (SPI) es un tipo de interfaz de comunicación serie que permite la transferencia síncrona de datos entre un dispositivo maestro, como un microcontrolador (MCU), y uno o varios dispositivos periféricos (dispositivos esclavos). En SPI, el dispositivo maestro genera una señal de reloj, una señal de selección y una señal de datos de entrada (por ejemplo, los datos transmitidos a los dispositivos esclavos). Los dispositivos esclavos reciben la señal de datos de entrada en sincronización con la señal de reloj mientras la señal de selección está activa, y generan una señal de salida de datos en sincronización con la señal de reloj para su recepción por la unidad maestra. SPI es una forma habitual de interfaz en aplicaciones de automoción para mejorar la flexibilidad, la configurabilidad y la notificación de errores por parte de los componentes electrónicos. El SPI en cadena es un método de comunicación serie síncrona entre un dispositivo maestro y varios dispositivos esclavos. La principal diferencia con el SPI "convencional" es que los esclavos no se seleccionan mediante la selección de esclavo, sino que el cambio de la selección de esclavo a 0 lógico inicia la transmisión, y el reinicio de la SS finaliza la transmisión.
Configuración SPI en cadena
Cuando varios dispositivos se comunican con el mismo maestro a través del mismo bus SPI, se requiere una configuración SPI en cadena para mantener disponibles los puertos GPIO. El maestro debe configurarse para generar una selección de chip, una señal de cabecera y varios campos de dirección en función del número de dispositivos conectados en serie. Además, el maestro genera una señal de reloj que puede utilizarse para transmitir datos de forma sincrónica a través de la cadena. La siguiente figura muestra que el maestro envía una señal maestra a través de SDI1, que es descodificada por cada dispositivo de la cadena y se ejecutan los comandos correspondientes.
Detalles de implementación
La configuración tradicional en cadena permite un número reducido de terminales en el dispositivo maestro, pero limita el ancho de banda de comunicación. Por ejemplo, en algunas implementaciones, se necesitan dos transacciones (dos tramas de comunicación) para leer de un dispositivo esclavo. En los sistemas que permiten la lectura de una sola trama, la velocidad de transmisión de la información a través de las unidades esclavas conectadas en serie se reduce a medida que aumenta el número de unidades esclavas. El sistema de comunicación serie síncrono descrito aquí utiliza la configuración en cadena para reducir el número de terminales necesarios en el dispositivo maestro, permitir lecturas de una sola trama y proporcionar una velocidad de transmisión de bits independiente del número de dispositivos esclavos de la cadena. Algunas implementaciones permiten el funcionamiento con un único dispositivo esclavo sin introducir una sobrecarga de protocolo adicional. La siguiente figura muestra la estructura de transmisión y recepción de datos entre el maestro y los esclavos.
SPI en cadena en sistemas de gestión de baterías
En un sistema de gestión de baterías, hay muchos esclavos que controlan los voltajes de las celdas de la batería. El BMS consta de una placa maestra para cada cadena del pack de baterías. La maestra contiene el procesamiento de las señales, las mediciones y las interfaces de comunicación y control. Un módulo de batería puede constar de un máximo de 14 celdas y requiere un esclavo para las mediciones de tensión y el control de la temperatura. La conexión entre los esclavos y el maestro se realiza mediante una conexión en cadena.
Simulación de Daisy Chain SPI con la plataforma Promira
La plataforma Promira es una plataforma cuyas aplicaciones pueden configurarse de forma específica para el usuario. La amplia documentación de la API hace que la plataforma Promira sea una opción adecuada para crear una configuración en cadena y para simular un sistema de gestión de baterías. La plataforma Promira tiene muchas funciones, como una función GPIO y una función integrada de cambio de nivel, que pueden cubrir una amplia gama de aplicaciones. Además, el usuario tiene acceso al Centro de Control, que puede utilizarse para cargar una secuencia de comandos mediante un script por lotes.
Herramientas de prueba y medición SPI de Daisy Chain
Herramientas de Prueba y Medida de Daisy Chain SPI
Dado que básicamente Daisy Chain SPI se diferencia de SPI sólo por la diferencia en la selección de chip, se pueden utilizar herramientas SPI para controlar y supervisar el diseño Daisy Chain.
