CN209767492U - 一种spi信号传输电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种SPI信号传输电路，所述传输电路包括第一SPI‑差分转换芯片、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一SPI‑差分转换芯片上设有驱动器使能端、SPI信号输入端、接地端、电源端、正极差分信号输出端和负极差分信号输出端。本实用新型将SPI信号转换成相应的差分信号，然后将差分信号通过传输线进行传输。差分信号的抗干扰能力比SPI信号更强，因此本实用新型SPI信号传输系统具有良好的抗干扰能力，可以实现较远的传输距离。本实用新型广泛应用于电子电路技术领域。

Description

一种SPI信号传输电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种SPI信号传输电路。

背景技术

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interfaces)的英文缩写，是一种高速、同步、全双工的通信总线，广泛应用于工业控制等技术领域。

在照明领域，广泛使用灯条等设备，灯条上设有多组不同发光颜色和不同排布方式的发光单元，通过控制这些发光单元的发光颜色、发光时序和发光组合，可以实现良好的照明、装饰和宣传效果。在实际应用中，用于控制灯条工作的信号就是根据SPI通信协议来生成、接收和控制的，因此用于控制灯条工作的信号是一种SPI信号。

但是，SPI信号的传输容易受到干扰，SPI信号的传输距离一般不能超过3m，否则SPI信号就容易失真。但灯条与控制电路之间的距离一般在10m以上，甚至灯条的自长也超过了3m。SPI信号的短距离传输特性限制了SPI在照明领域的应用。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种SPI信号传输电路。

一方面，本实用新型的实施例包括一种SPI信号传输电路，包括第一SPI-差分转换芯片、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一SPI-差分转换芯片上设有驱动器使能端、SPI信号输入端、接地端、电源端、正极差分信号输出端和负极差分信号输出端；

所述驱动器使能端连接到电源同时通过第七电阻接地，所述SPI信号输入端连接到SPI信号源，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输出端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接到传输线；所述负极差分信号输出端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输出端还通过第九电阻连接到电源，所述负极差分信号输出端还通过第一电阻接地。

进一步地，所述SPI信号传输电路还包括第二SPI-差分转换芯片、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻和第十电阻，所述第二SPI-差分转换芯片上设有接收器使能端、SPI信号输出端、接地端、电源端、正极差分信号输入端和负极差分信号输入端；

所述接收器使能端通过第八电阻接地，所述SPI信号输出端连接到SPI信号负载，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输入端与第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端连接到传输线；所述负极差分信号输入端与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端连接到传输线；所述正极差分信号输入端还通过第十电阻连接到电源，所述负极差分信号输入端还通过第二电阻接地。

进一步地，所述第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片的型号均为SP3485。

另一方面，本实用新型的实施例包括还一种SPI信号传输电路，包括第二SPI-差分转换芯片、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻和第十电阻，所述第二SPI-差分转换芯片上设有接收器使能端、SPI信号输出端、接地端、电源端、正极差分信号输入端和负极差分信号输入端；

所述接收器使能端通过第八电阻接地，所述SPI信号输出端连接到SPI信号负载，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输入端与第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端连接到传输线；所述负极差分信号输入端与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输入端还通过第十电阻连接到电源，所述负极差分信号输入端还通过第二电阻接地。

进一步地，所述SPI信号传输电路还包括第一SPI-差分转换芯片、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一SPI-差分转换芯片上设有驱动器使能端、SPI信号输入端、接地端、电源端、正极差分信号输出端和负极差分信号输出端；

所述驱动器使能端连接到电源同时通过第七电阻接地，所述SPI信号输入端连接到SPI信号源，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输出端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接到传输线；所述负极差分信号输出端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输出端还通过第九电阻连接到电源，所述负极差分信号输出端还通过第一电阻接地。

进一步地，所述第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片的型号均为SP3485。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型的第一种方案中，将SPI信号转换成相应的差分信号，然后将差分信号通过传输线进行传输。在本实用新型的第二种方案中，将通过传输线传输的差分信号转换成SPI信号，实现对差分信号的接收和SPI信号的还原。差分信号的抗干扰能力比SPI信号更强，因此本实用新型SPI信号传输系统具有良好的抗干扰能力，可以实现较远的传输距离。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的SPI驱动器的电路图；

图2为本实用新型实施例中的SPI接收器的电路图；

图3为本实用新型实施例中所使用的SP3485的电路图。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，包括一个结构如图1所示的SPI驱动器，其作用是接收SPI信号，并将SPI信号转换成差分信号，然后将差分信号输出到传输线中进行传输。

参照图1，SPI驱动器由第一SPI-差分转换芯片U1、第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7和第九电阻R9组成。

本实施例中，使用型号为SP3485的芯片作为第一SPI-差分转换芯片U1。

第一SPI-差分转换芯片U1上设有驱动器使能端DE、SPI信号输入端D、接地端GND、电源端VCC、正极差分信号输出端A和负极差分信号输出端B。

参照图1，SPI驱动器中各元件的连接关系如下：

第一SPI-差分转换芯片U1上的驱动器使能端DE连接到电源同时通过第七电阻R7接地，所述SPI信号输入端D连接到SPI信号源，所述接地端GND接地，所述电源端VCC连接到电源。对于SP3485，将驱动器使能端DE连接到高电平时，SP3485被设置为驱动器模式，在驱动器模式下，SP3485通过SPI信号输入端D接收SPI信号，然后转换成相应的差分信号。在驱动器模式下，图1中所示的A端和B端用于输出差分信号。SP3485通过正极差分信号输出端A和负极差分信号输出端B输出差分信号。

参照图1，正极差分信号输出端A与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端连接到传输线，使得第一SPI-差分转换芯片U1输出的正极差分信号DATA+通过第五电阻R5传送到传输线上。负极差分信号输出端B与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端连接到传输线，使得第一SPI-差分转换芯片U1输出的负极差分信号DATA-通过第五电阻R5传送到传输线上。正极差分信号DATA+和负极差分信号DATA-组成的一对差分信号可以通过传输线传送，并被其他设备接收。

参照图1，正极差分信号输出端A还通过第九电阻R9连接到电源，负极差分信号输出端B还通过第一电阻R1接地，该连接方式可以保持差分信号的电平稳定。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，还包括一个结构如图2所示的SPI接收器，其作用是接收传输线中的差分信号，并将差分信号转换成SPI信号，然后将SPI信号输出到负载中供负载使用。

参照图2，SPI接收器由第二SPI-差分转换芯片U2、第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第八电阻R8和第十电阻R10组成。

本实施例中，使用型号为SP3485的芯片作为第二SPI-差分转换芯片U2。

第二SPI-差分转换芯片U2上设有接收器使能端RE、SPI信号输出端R、接地端GND、电源端VCC、正极差分信号输入端A和负极差分信号输入端B。

参照图2，SPI接收器中各元件的连接关系如下：

第二SPI-差分转换芯片U2上的接收器使能端RE通过第八电阻R8接地，所述SPI信号输出端R连接到SPI信号负载，所述接地端GND接地，所述电源端VCC连接到电源。对于SP3485，将接收器使能端RE连接到低电平时，SP3485被设置为接收器模式。在接收器模式下，图2中所示的A端和B端用于从传输线上接收差分信号。SP3485通过正极差分信号输入端A和负极差分信号输入端B接收差分信号，然后转换成相应的SPI信号。在接收器模式下，SP3485通过SPI信号输出端R输出SPI信号，该SPI信号可以被负载等设备接收使用。

参照图2，正极差分信号输入端A与第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端连接到传输线，从而使得正极差分信号输入端A通过第六电阻R6接收传输线上传输的正极差分信号DATA+。负极差分信号输入端B与第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端连接到传输线，从而使得负极差分信号输入端B通过第四电阻R4接收传输线上传输的负极差分信号DATA-。

参照图2，正极差分信号输负端还通过第十电阻R10连接到电源，负极差分信号输入端B还通过第二电阻R2接地，该连接方式可以保持差分信号的电平稳定。

本实施例中，将图1所示的SPI驱动器设置在SPI信号源端，将图2所示的SPI接收器设置在SPI负载端，使用传输线连接SPI驱动器和SPI接收器。所述传输线可以是双绞线或同轴电缆。

SPI驱动器接收到SPI信号源输出的SPI信号后，将SPI信号转换成相应的差分信号，然后将差分信号通过传输线传输到SPI接收器。SPI接收器将通过传输线发送过来的差分信号转换成相应的SPI信号，实现SPI信号的还原，供SPI负载使用。差分信号的抗干扰能力比SPI信号更强，因此本实用新型SPI信号传输系统具有良好的抗干扰能力，可以实现较远的传输距离。

实施例2

本实施例中，包括一个结构如图2所示的SPI接收器，其作用是接收传输线中的差分信号，并将差分信号转换成SPI信号，然后将SPI信号输出到负载中供负载使用。

本实施例中，还包括一个结构如图1所示的SPI驱动器，其作用是接收SPI信号，并将SPI信号转换成差分信号，然后将差分信号输出到传输线中进行传输。

本实施例中的SPI接收器结构与实施例1中的SPI接收器结构是相同的；本实施例中的SPI驱动器结构与实施例1中的SPI驱动器结构是相同的；本实施例中的SPI接收器与SPI驱动器之间的连接关系，与实施例1中的SPI接收器与SPI驱动器之间的连接关系也是相同的。

本实施例中，所述第一SPI-差分转换芯片U1和第二SPI-差分转换芯片U2的型号均为SP3485。

实施例3

本实施例提供一个将实施例1和实施例2中的SPI信号传输电路应用到灯条控制系统中的例子。

本实施例中，灯条上设有多组不同发光颜色和不同排布方式的发光单元。灯条被布置在室外。在室内设置灯光控制器，所述灯光控制器输出SPI信号以控制这些发光单元的发光颜色、发光时序和发光组合。

本实施例中，将图1所示的SPI驱动器设置在灯光控制器端，将图2所示的SPI接收器设置在灯条端，使用传输线连接SPI驱动器和SPI接收器。所述传输线可以是双绞线或同轴电缆。

SPI驱动器接收到灯光控制器端输出的SPI信号后，将SPI信号转换成相应的差分信号，然后将差分信号通过传输线传输到SPI接收器。SPI接收器将通过传输线发送过来的差分信号转换成相应的SPI信号，实现SPI信号的还原，供灯条使用。差分信号的抗干扰能力比SPI信号更强，因此本实用新型SPI信号传输系统具有良好的抗干扰能力，应用于灯光控制信号时，传输距离可以达到10m以上。

上述实施例1-3中，第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片都是使用型号为SP3485的芯片，第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片的区别在于所使用的SP3485的使能端设置。SP3485的内部数字逻辑原理如图3所示，由此可知SP3485的SPI信号-差分信号转换功能是SP3485本身的硬件功能。本实用新型是应用在SPI信号已经生成的情况下，对SPI信号进行传输，不涉及SPI信号的生成、控制以及SPI信号的后续使用等方面的改进。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种SPI信号传输电路，其特征在于，包括第一SPI-差分转换芯片、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一SPI-差分转换芯片上设有驱动器使能端、SPI信号输入端、接地端、电源端、正极差分信号输出端和负极差分信号输出端；

所述驱动器使能端连接到电源同时通过第七电阻接地，所述SPI信号输入端连接到SPI信号源，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输出端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接到传输线；

所述负极差分信号输出端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输出端还通过第九电阻连接到电源，所述负极差分信号输出端还通过第一电阻接地。

2.根据权利要求1所述的一种SPI信号传输电路，其特征在于，还包括第二SPI-差分转换芯片、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻和第十电阻，所述第二SPI-差分转换芯片上设有接收器使能端、SPI信号输出端、接地端、电源端、正极差分信号输入端和负极差分信号输入端；

所述接收器使能端通过第八电阻接地，所述SPI信号输出端连接到SPI信号负载，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输入端与第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端连接到传输线；

所述负极差分信号输入端与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输入端还通过第十电阻连接到电源，所述负极差分信号输入端还通过第二电阻接地。

3.根据权利要求2所述的一种SPI信号传输电路，其特征在于，所述第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片的型号均为SP3485。

4.一种SPI信号传输电路，其特征在于，包括第二SPI-差分转换芯片、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第八电阻和第十电阻，所述第二SPI-差分转换芯片上设有接收器使能端、SPI信号输出端、接地端、电源端、正极差分信号输入端和负极差分信号输入端；

所述接收器使能端通过第八电阻接地，所述SPI信号输出端连接到SPI信号负载，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输入端与第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端连接到传输线；所述负极差分信号输入端与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输入端还通过第十电阻连接到电源，所述负极差分信号输入端还通过第二电阻接地。

5.根据权利要求4所述的一种SPI信号传输电路，其特征在于，还包括第一SPI-差分转换芯片、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第七电阻和第九电阻，所述第一SPI-差分转换芯片上设有驱动器使能端、SPI信号输入端、接地端、电源端、正极差分信号输出端和负极差分信号输出端；

所述驱动器使能端连接到电源同时通过第七电阻接地，所述SPI信号输入端连接到SPI信号源，所述接地端接地，所述电源端连接到电源；

所述正极差分信号输出端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接到传输线；

所述负极差分信号输出端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接到传输线；

所述正极差分信号输出端还通过第九电阻连接到电源，所述负极差分信号输出端还通过第一电阻接地。

6.根据权利要求5所述的一种SPI信号传输电路，其特征在于，所述第一SPI-差分转换芯片和第二SPI-差分转换芯片的型号均为SP3485。