Elegir entre I2C y SPI, las dos principales opciones de comunicación en serie, puede ser todo un desafío y tener un impacto significativo en el diseño de un proyecto, especialmente si se utiliza un protocolo de comunicación incorrecto. Tanto SPI como I2C aportan sus propias ventajas y limitaciones como protocolos de comunicación que los hacen adecuados para aplicaciones específicas.
SPI
SPI, o Serial to Peripheral Interface, es una interfaz de comunicación en serie de cuatro hilos de muy bajo consumo diseñada para que los controladores y periféricos de IC se comuniquen entre sí. El bus SPI es un bus full-duplex, que permite que la comunicación fluya hacia y desde el dispositivo maestro simultáneamente a velocidades de hasta 10Mbps. La operación de alta velocidad de SPI generalmente limita su uso para comunicarse entre componentes en PCB separados debido al aumento en la capacitancia que la comunicación de mayor distancia agrega a las líneas de señal. La capacitancia de PCB también puede limitar la longitud de las líneas de comunicación SPI.
Si bien SPI es un protocolo establecido, no es un estándar oficial que lleve a varias variantes y personalizaciones de SPI que puedan llevar a problemas de compatibilidad. Las implementaciones de SPI siempre deben verificarse entre los controladores maestros y los periféricos esclavos para garantizar que la combinación no tendrá ningún problema de comunicación inesperado que afecte el desarrollo de un producto.
I2C
I2C es un protocolo de comunicación serial estándar oficial que solo requiere dos líneas de señal que fueron diseñadas para la comunicación entre chips en una PCB. I2C fue diseñado originalmente para una comunicación de 100 kbps, pero a lo largo de los años se han desarrollado modos de transmisión de datos más rápidos para alcanzar velocidades de hasta 3.4 Mbps. El protocolo I2C se ha establecido como un estándar oficial, que proporciona una buena compatibilidad entre las implementaciones de I2C y una buena compatibilidad con versiones anteriores.
Seleccionando entre I2C y SPI
La selección entre I2c y SPI, los dos protocolos de comunicación serie principales, requiere una buena comprensión de las ventajas y limitaciones de I2C, SPI y su aplicación. Cada protocolo de comunicación tendrá distintas ventajas que tenderán a distinguirse según se aplique a su aplicación. Las distinciones clave entre I2C y SPI son:
- I2C requiere solo dos cables, mientras que SPI requiere tres o cuatro
- SPI admite comunicaciones dúplex dúplex de mayor velocidad, mientras que I2C es más lento
- I2C consume más poder que SPI
- I2C admite múltiples dispositivos en el mismo bus sin líneas de señal de selección adicionales a través del direccionamiento del dispositivo en comunicación, mientras que SPI requiere líneas de señal adicionales para administrar múltiples dispositivos en el mismo bus
- I2C garantiza que los datos enviados son recibidos por el dispositivo esclavo, mientras que SPI no verifica que los datos se reciban correctamente.
- I2C puede ser bloqueado por un dispositivo que no libera el bus de comunicación
- SPI no puede transmitir fuera de la PCB mientras I2C puede, aunque a bajas velocidades de transmisión de datos
- I2C es más barato de implementar que el protocolo de comunicación SPI
- SPI solo admite un dispositivo maestro en el bus, mientras que I2C admite múltiples dispositivos maestros
- I2C es menos susceptible al ruido que SPI
- SPI solo puede viajar distancias cortas y rara vez fuera de la PCB, mientras que I2C puede transmitir datos a distancias mucho mayores, aunque a velocidades de datos bajas
- La falta de un estándar formal ha resultado en varias variaciones del protocolo SPI, variaciones que se han evitado en gran medida con el protocolo I2C
Estas distinciones entre SPI e I2C deberían facilitar la selección de la mejor opción de comunicación para su aplicación. Tanto SPI como I2C son buenas opciones de comunicación, pero cada una tiene algunas ventajas distintas y aplicaciones preferidas. En general, SPI es mejor para aplicaciones de alta velocidad y baja potencia, mientras que I2C es más adecuado para la comunicación con un gran número de periféricos y el cambio dinámico del rol del dispositivo maestro entre los periféricos en el bus I2C. Tanto SPI como I2C son protocolos de comunicación robustos y estables para aplicaciones integradas que son muy adecuadas para el mundo integrado.
