Communication SPI
Introduction
SPI, ou Serial Peripheral Interface, est un des plus populaires protocoles de communication implémenté sur les microcontrôleurs. Il est couramment utilisé pour interagir avec des périphériques (capteurs, afficheurs, etc).
SPI est un protocole de communication synchrone, ce qui signifie qu’il existe une ligne horloge dédiée (voir les protocoles de communication synchrones/asynchrones). Les liens de communications du SPI sont :
- MISO = Master In Slave Out
- MOSI = Master Out Slave In
- SS = Slave Select
- SCK ou SCLK = Serial Clock
A la lecture des noms on voit qu’il existe un composant maître (MASTER) et un composant esclave (SLAVE). Le maître est le composant qui contrôle le lien horloge, donc c’est lui qui contrôle la communication.
SPI est un protocole « full duplex », car deux liens de données existent – un pour chaque direction de communication (master vers slave et slave vers master). Il est ainsi possible d’envoyer et de recevoir des données en même temps.
Le bus SPI
Plusieurs modules esclaves peuvent être connectés au même maitre avec les mêmes liens de communication SCK, MISO et MOSI (appelés bus SPI). Un lien distinct « Slave select » (SS) est toutefois nécessaire pour chaque esclave ; le maitre active les liens Slave Select (qui est actif à l’état bas – c.a.d. bas pour sélectionner et haut pour désélectionner) en fonction de l’esclave avec lequel il souhaite communiquer.
En pratique il est rare que des données soient à la fois transmises et reçues en même temps (le scénario habituel est qu’une instruction soit suivie d’une réponse, ou juste que le maître lise l’état de l’esclave). Cependant un des avantages du SPI est qu’il est simple à déboguer et dépanner (avec un oscilloscope par exemple) car on dispose de liens de communication dédiés. Les protocoles tels que I2C nécessitent moins de lignes mais sont plus difficiles à dépanner du fait leur complexité. Un autre avantage du SPI est que toutes les lignes de communication sont actives à l’état haut ou bas. Par opposition, par exemple, à l’I2C dont les liens de communication sont uniquement pilotées à l’état bas et des résistances de tirage sont utilisées pour les mettre à l’état haut lorsqu’elles ne sont pas actives (voir notre article sur le bus I2C). Comme les lignes sont toujours actives, cela signifie qu’il est possible d’obtenir des débits de données supérieurs. |
Dual et Quad SPI
Il existe des variations du SPI appelées Dual et Quad SPI, lorsque plus d’un lien de données est utilisé pour transmettre des données dans une direction en même temps (techniquement en parallèle), ce qui accroit le débit (la vitesse de communication). Ces variantes sont populaires, par exemple dans les composants mémoire FLASH qui nécessitent un débit important. Dans un Dual SPI la communication débute Off comme pour le Single SPI, cependant elle peut passer en Dual mode après qu’une commande soit envoyée au module esclave (voir la documentation du composant esclave). En mode Dual, les liens MISO et MOSI (half duplex) deviennent bidirectionnels, de nom SIO0 (Serial I/O 0) et SIO1. Pour chaque octet, les bits pairs sont transmis sur SIO0 et les bits impairs sur SIO1.
Le Quad SPI est similaire, excepté qu’il existe deux liens de communication supplémentaires (SIO2 et SIO3), et que la moitié d’un octet est transmis à la fois.
Configuration SPI
Certains paramètres du protocole SPI sont configurables, tels que la façon dont la donnée est émise/reçue ou si l’horloge est inactive à l’état haut ou bas. Il est aussi possible de configurer si la donnée est transmise avec le LSB ou le MSB en premier – habituellement le MSB en premier est utilisé.
Si vous n’êtes pas familiers avec les termes LSB et MSB, lisez notre article Signification de bit & Endian.
Regardez la bibliothèque des exemples de projets Proteus pour charger des exemples sur la communication avec des capteurs SPI ainsi que sur l’utilisation générale du protocole avec divers microcontrôleurs.
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Entrées flottantes et sorties drain ouvert
Tout d’abord, considérons le cas d’un interrupteur à deux voies (interrupteur unipolaire double).
Lorsque le bouton est pressé, l’entrée du microcontrôleur sera connectée à 0 V, ce qui signifie un niveau logique bas. Cependant, lorsque le bouton n’est pas pressé, l’entrée du microcontrôleur n’est pas vraiment connectée à quoi que ce soit :
C’est comme si rien n’était connecté :
Dans ce cas, quel serait le niveau d’entrée ? Haut ou bas ? En effet, comme l’entrée du microcontrôleur n’est pas réellement connectée à quelque chose, elle peut être influencée par des phénomènes tels que l’électricité statique, les rayonnements électromagnétiques de l’environnement ou même agir comme une antenne et capter des ondes radio. Cela peut entraîner des fluctuations entre des états faiblement définis de haut et de bas.
Cet état, où l’entrée du microcontrôleur n’est pas bien définie et pourrait être n’importe quoi (aléatoire), est appelé « flottant ».
Résistances de pull-up et de pull-down
Afin de résoudre ce problème, ce qui est fait est d’ajouter une résistance de tirage vers le haut (pull-up resistor) ou une résistance de tirage vers le bas (pull-down resistor) à l’entrée (résistance de tirage vers le haut illustrée ci-dessous) :
Lorsque le bouton n’est pas pressé, la résistance de tirage vers le haut tire l’entrée du microcontrôleur vers le haut à +3,3 V, fournissant un niveau logique haut bien défini. Lorsque le bouton est pressé, l’entrée du microcontrôleur sera directement connectée (court-circuitée) à la masse (0 V), fournissant un niveau logique bas bien défini. Un certain courant circulera à travers la résistance de tirage vers le haut dans ce cas, cependant, il sera de faible intensité en raison de la valeur relativement élevée de la résistance.
Le symbole de la résistance ressemble à un petit ressort, et c’est exactement ainsi qu’elle fonctionne dans ce cas. Nous avons tous utilisé des portes à fermeture automatique, comme on en trouve couramment dans les lieux publics : à moins que vous ne mainteniez activement la porte ouverte, il y a un mécanisme qui la refermera automatiquement. Sans le mécanisme de fermeture automatique (et en imaginant pour l’instant que la porte n’a pas de mécanisme de verrouillage), la porte serait poussée par le vent ou déplacée par les personnes qui entrent et sortent, et elle ne reviendrait à aucune position particulière. Une résistance de tirage vers le haut (ou de tirage vers le bas) est similaire au mécanisme de fermeture automatique de ces portes, car elle maintient l’entrée à un niveau particulier lorsqu’elle n’est pas activement pilotée. Ainsi, la résistance de tirage vers le haut est semblable à un ressort sur une porte à fermeture automatique – à moins que quelqu’un assez fort vienne pousser la porte ouverte, la porte reviendra par défaut à la position fermée.
La situation pourrait évidemment être inversée, de sorte que le bouton pourrait être connecté à +3,3V (niveau haut), et une résistance de tirage vers le bas pourrait être utilisée pour maintenir l’entrée basse autrement :
La configuration avec résistance de pull-up est la plus couramment utilisée.
Sorties à drain ouvert
Certaines sorties de microcontrôleur peuvent être configurées en mode à drain ouvert (ou sont uniquement disponibles en mode à drain ouvert). Une sortie à drain ouvert est une sortie qui ne peut être amenée qu’à un niveau bas, pas à un niveau haut ; la sortie est soit basse, soit en état flottant. Fondamentalement, la sortie est simplement connectée à la broche de drain d’un transistor (d’où le terme à drain ouvert).
Certaines méthodes de communication, telles que l’I2C et le CAN, utilisent ce schéma pour permettre à plusieurs appareils de communiquer sur les mêmes lignes de communication sans risque de court-circuit (collision, où un appareil essaie de tirer la ligne vers le haut et l’autre vers le bas) ; dans ces cas, une résistance de tirage est utilisée pour maintenir la ligne à un niveau haut lorsqu’elle n’est pas activement tirée vers le bas.
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Cet article traite des avantages d’ajouter des composants actifs pour filtrer un signal.
Découvrez des conseils essentiels pour éviter les problèmes d’EMI et EMC tout en optimisant la performance de vos conceptions PCB.
Protocoles synchrones vs asynchrones
Introduction
Vous avez peut-être déjà entendu parler des protocoles de communication synchrones et asynchrones (tel que UART – Universal Asynchrone Receiver and Transmitter), mais savez vous de que signifient ces termes ? Si ce n’est pas le cas, ne vous inquiétez pas car nous allons en parler dans cet article.
En communication numérique – lorsque nous souhaitons envoyer des données entre un appareil et un autre – nous devons piloter des liens de communication de données soit à l’état Haut (1 – HIGH) soit à l’état Bas (0 – LOW). Ce sont les seules options disponibles. Supposons que nous voulions envoyer la donnée ‘Hello’ d’un appareil à un autre. Si nous utilisons le codage ASCII (pour lequel chaque lettre de l’alphabet est représenté par un nombre, car les ordinateurs travaillent en interne uniquement avec des nombres), ceci serait représenté par la séquence de nombres.
72 101 108 108 111
ou en binaire
01001000 01100101 01101100 01101100 01101111
Voir notre article sur les systèmes de numération pour plus d’information.
Si nous ne disposons que d’une seule ligne de données (comme c’est le cas pour la plupart des protocoles de communication) alors nous pouvons émettre un bit après l’autre, en pilotant la ligne de données entre les états haut et bas conformément à la valeur du bit à envoyer (les couleurs ont été ajoutées pour faciliter la lecture, sachant que les données binaires n’ont pas de couleurs !) avec le LSB transmit en premier (Bit le moins significatif – Least Significant Bit).
Le LSB d’un nombre binaire est le bit de plus petite valeur (le plus lointain sur la droite) et le MSB (Most Significant Bit) est le bit de plus grande valeur (le plus à gauche). Voir notre article sur la signification de Bit & Endian
Interpréter les données
Si les données transmises étaient toujours une séquence alternée de 1 et de 0, il serait assez facile de les interpréter car le motif est régulier et prévisible :
mais évidemment ce n’est pratiquement jamais le cas. Que se passerait il pour la séquence de 4 x 1 suivie de 4 x 0 (11110000) ?
Sans information supplémentaire le récepteur pourrait dire que le signal était 10, 1100, 111000 ou 11110000 (ou 1111100000, et ainsi de suite). Il nous faut absolument quelque chose en plus pour clarifier la communication.
Synchrone ou asynchrone
Cela se résout soit avec une ligne de communication supplémentaire pour indiquer le timing de chaque bit sur la ligne de données, ou en permettant au récepteur de connaître en interne la durée de chaque bit sur la ligne de données. La première possibilité, où une ligne de communication supplémentaire est utilisée pour indiquer les timings de chaque bit, est appelée communication synchrone. La ligne supplémentaire dans la communication synchrone est appelée la ligne d’horloge (parce que les horloges sont utilisées pour chronométrer les choses). La deuxième possibilité, où le récepteur connaît en interne la durée de chaque bit sur la ligne de données, est appelée communication asynchrone. Avec la communication asynchrone, le récepteur et l’émetteur ont besoin d’une horloge interne précise pour mesurer le temps. Le récepteur et l’émetteur doivent également évidemment être réglés pour utiliser la même vitesse/timing (taux de bauds) afin de communiquer avec succès.
La transmission synchrone par rapport à la transmission asynchrone se résume donc à savoir si l’horloge est externe (synchrone) ou interne (asynchrone). Quelques exemples de protocoles asynchrones comprennent UART, USB, CAN et Ethernet. Quelques exemples de protocoles synchrones comprennent SPI, I2C et DDR.
Avantages et inconvénients
Un avantage des protocoles synchrones est qu’ils ne nécessitent pas que le dispositif ait une horloge interne très précise (plus la communication est rapide, plus l’horloge interne devrait être précise). En conséquence, les protocoles de communication synchrones sont souvent utilisés dans de petits périphériques peu coûteux tels que des capteurs. Un autre avantage des protocoles synchrones est que les deux côtés de la communication n’ont pas besoin de connaître à l’avance quel sera le débit de données (timing). Certains protocoles synchrones ont même des débits de données variables et/ou peuvent utiliser la ligne d’horloge pour indiquer qu’ils sont toujours occupés en la maintenant dans le même état jusqu’à ce qu’ils soient prêts à recevoir de nouvelles données (c’est une fonctionnalité de l’I2C) ; les protocoles asynchrones nécessitent une ligne de communication supplémentaire pour implémenter cette fonctionnalité (comme la ligne CTS/RTS dans UART).
Un avantage des protocoles asynchrones est qu’ils nécessitent moins de lignes de communication et, de ce fait, ils génèrent moins de bruit électromagnétique (voir notre article sur les interférences EMI/EMC).
Comme il peut être difficile avec les protocoles asynchrones d’obtenir une synchronisation parfaite des horloges des deux côtés, généralement ils nécessiteront de temps en temps au moins une transition sur la ligne de données afin de réaligner leurs horloges internes. Cela peut faire partie de la trame du protocole (comme avec UART), ou cela peut être mis en œuvre en exigeant l’insertion d’un bit de bourrage (stuff bit) de polarité opposée après un certain nombre de bits consécutifs de la même polarité (le bit de bourrage est éliminé lors du décodage du protocole, comme avec le protocole CAN).
Résumé
C’est tout ce qu’il y a à comprendre dans les termes de communication synchrone ou asynchrone.
- Synchrone = Horloge externe
- Asynchrone = Horloge interne
Proteus inclut dans ses bibliothèques de nombreux composants modélisés utilisables en simulation, que ce soit pour les protocoles synchrones ou asynchrones. De plus, il existe également des instruments virtuels qui supportent ces protocoles de communication.
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Signification de bit & endian
Introduction
Cet article suppose que vous êtes familier avec les systèmes de numération (Décimal / Hexadécimal) – si ce n’est pas le cas, veuillez commencer par lire l’article sur ce sujet.
En informatique, la plus petite unité de nombre est généralement l’octet (Byte – 8 bits). Techniquement la plus petite unité est le bit (1 ou 0, Vrai ou Faux), mais en terme de représentation c’est l’octet que constitue le plus petit bloc de base. Des nombres plus grands sont construits en utilisant plusieurs octets et les protocoles de communication utilisent typiquement l’octet comme la plus petite unité pour transférer des données.
Signification des bits
Par exemple, si nous considérons le nombre binaire ‘10000001’, alors les bits aux deux extrémités de la séquence binaire ont des noms spéciaux – le bit à l’extrême droite s’appelle le LSB (Least Significant Bit – Bit de moindre poids) et le plus à l’extrême gauche s’appelle le MSB (Most Significant Bit – Bit de poids le plus élevé).
Le listing des bits dans un octet illustre le MSB et le LSB. Le bit le plus à droite a la valeur décimale 1 et le bit le plus à gauche a la valeur décimale 128 (donnant ainsi la valeur totale de 129 à cet octet) – le bit de gauche a la plus grande valeur (la plus élevée) et le bit de droite a la plus petite valeur (la moins élevée).
Avec les protocoles de transmission de données série, les données peuvent être transmises soit en commençant par le LSB, soit en commençant par le MSB. Les protocoles USB et UART transmettent le LSB en premier alors que les protocoles I2C et CAN transmettent le MSB en premier. Le SPI peut être configuré pour utiliser l’une ou l’autre option, mais généralement, c’est le MSB qui est utilisé.
Exemple de communication UART – LSB en premier
Exemple de communication I2C – MSB en premier
Endian
Lorsque plusieurs octets sont combinés en mémoire pour représenter des nombres plus grands (16 bits, 32 bits, 64 bits, etc.) il faut décider de la manière de disposer ces octets multiples en mémoire.
4 octets sont utilisés pour représenter un nombre de 32 bits
Little endian est de loin l’option la plus couramment utilisée. Dans ce cas, les positions de valeur des octets en mémoire restent les mêmes à mesure que le nombre d’octets utilisés pour représenter le nombre augmente.
Le terme endian provient du roman de 1726 ‘Les voyages de Gulliver’, dans lequel il y a un conflit entre des sectes de Lilliputiens selon qu’ils cassent la coquille d’un œuf à la coque par son extrémité la plus petite ou la plus grande.
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Interférences électromagnétiques
Introduction
Le rayonnement électromagnétique se réfère à l’énergie des ondes électromagnétiques qui se propagent dans l’espace.
Nous sommes tous familiers avec les termes de radio, de micro-ondes, de lumière et rayons X – ils représentent tous différentes fréquences de rayonnement électromagnétique. La lumière que nous voyons avec nos yeux ne représente qu’une infime portion du spectre électromagnétique, comprise entre 400-700 térahertz (THz).
Les ondes radios concernent les fréquences qui vont des KHz aux GHz, qui incluent également les émissions Wifi, BlueTooth, les communications de téléphonie mobile, les communications satellites et bien évidement la radio FM.
Toutes ces ondes radios et de communication sont très utiles, cependant nos appareils électroniques peuvent également générer des rayonnements non intentionnels, non désirés, qui peuvent interagir avec d’autres appareils ainsi qu’avec leur propre communication intentionnelle (par exemple si notre appareil communique par Wifi).
Dans des cas extrêmes, le rayonnement électromagnétique peut devenir une arme, telle l’impulsion électromagnétique (EMP pour electro-magnetic pulse) ou les brouilleurs radio qui perturbent intentionnellement les communications.
Les appellations EMI (ElecroMagnetic Interference) et EMC (ElectroMagnetic Compatibility) – IEM ou CEM en français, représentent la façon dont nos appareils se comportent relativement aux ondes électromagnétiques. Typiquement, cela concerne les ondes radios car c’est classiquement dans cette gamme que fonctionnent nos composants électroniques via leur fréquence d’horloge, qui s’exprime en KHz, MHz et GHz.
- EMI représente le rayonnement électromagnétique involontaire émit par nos appareils (qui peut interférer avec d’autres appareils).
- EMC, pour compatibilité électromagnétique, concerne le comportement d’un appareil soumis à un rayonnement électromagnétique.
En termes de EMC, nous devons savoir si nos appareils importants (équipement médical, systèmes de gestion moteur d’un véhicule, etc) vont continuer de fonctionner correctement même s’ils sont soumis à des interférences électromagnétiques non désirées.
En termes de EMI, il faut noter que tous les composants électroniques qui commutent du courant génèrent un certain niveau de rayonnement électromagnétique, même très faible. Cependant il faut que ces émissions restent sous un certain niveau pour être en conformité avec les standards légaux.
Certification des produits
Les produits qui sont fabriqués doivent être certifiés afin de pouvoir être mis en vente sur le marché, ce qui suppose de passer les tests EMI/EMC.
Un test EMI d’émissions rayonnées peut ressembler à ce qui suit.
C’est un tracé de Bode ou graphe d’analyse fréquentielle pour lequel l’axe horizontal représente la fréquence et l’axe vertical représente l’amplitude – il montre l’amplitude des émissions dans une certaine gamme de fréquence (voir notre article sur la transformée de Fourier).
Afin de passer le test, toutes les émissions doivent être sous le niveau indiqué par la ligne orange du haut.
Si une seule émission est au-dessus de la limite spécifiée alors l’appareil ne passera pas le test.
Les tests sont faits dans une chambre spéciale (chambre anéchoïque), dans des conditions standardisées.
Une antenne reçoit les ondes émises par l’appareil et un analyseur de spectre affiche le résultat sur un graphe.
La conception d’un appareil pour qu’il soit conforme aux exigences EMI/EMC est l’inverse de la conception d’une radio. Nous voulons être certain que notre appareil n’est pas une radio (du moins en dehors des émissions que nous nous autorisons telle qu’une émission Wifi par exemple). Nous savons tous que les radios ont besoin d’une antenne. Les antennes émettent des ondes électromagnétiques lorsqu’un courant alternatif leur est appliqué (EMI) et génèrent une tension/courant lorsqu’elles reçoivent un rayonnement électromagnétique.
Techniquement, un rayonnement électromagnétique est émis par des particules chargées soumises à une accélération (ce qui arrive lorsque le courant change de sens ou se lance puis s’arrête). Une conception EMI/EMC suppose de porter une grande attention aux composants AC (commutations de tensions/courants) dans notre système ainsi qu’aux pistes (fils) qui peuvent se comporter comme des antennes.
En général, implémenter de bonnes techniques de conception haute vitesse (voir notre article sur l’introduction à la conception des circuits haute vitesse) aidera avec les problématiques EMI/EMC.
Courants de retour
Nous pouvons ne pas y penser mais chaque signal qui circule sur notre circuit doit avoir un chemin de retour. Habituellement ce chemin se fait par un lien d’alimentation telle que la masse (GND). Considérons le scénario suivant :
Nous avons deux composants qui communiquent entre eux sur notre circuit (disons un microcontrôleur et un capteur). Il existe une ligne de communication courte entre eux ; conceptuellement c’est ce à quoi nous nous intéressons lorsque nous pensons aux communications, mais il faut également penser au courant de retour par un lien d’alimentation qui peut se faire via un chemin plus long. Des chemins plus longs signifient des antennes plus grandes. Lors d’une conception EMI/EMC nous devons tenir compte du chemin de retour (lien d’alimentation) pour le rendre le plus court possible (antenne plus petite).
Dans une implémentation haute vitesse nous utiliserons généralement un circuit 4 couches, les couches internes servant de plans d’alimentation. Le fait d’ajouter simplement des traversées avec le plan d’alimentation au plus près des composants, permet d’obtenir un chemin de retour court pour les courants (le plan d’alimentation est indiqué en bleu, les lignes blanches représentent conceptuellement les chemins du courant)
Nous devons absolument vérifier qu’il n’existe aucune rupture dans le plan d’alimentation, car il peut en résulter des chemins longs (à nouveau, les lignes blanches représentent conceptuellement les chemins du courant).
Ceci est toujours en conformité avec les principes de conception à haute vitesse qui assurent que l’impédance sera constante le long des lignes à haute vitesse.
Chemin de moindre impédance
En termes d’impédance, il est intéressant de savoir que alors que les courants DC suivent un chemin de moindre résistance, les courants alternatifs AC suivent un chemin de moindre réactance (impédance) : en AC la réactance est équivalente à une résistance. Si vous n’êtes pas familiers avec la notion de réactance/impédance, voir notre article sur les filtres passifs. Lorsque la fréquence augmente, l’élément inductif de la réactance joue un rôle plus important et les courants commencent principalement à suivre le chemin de moindre inductance. Ceci signifie que lorsque la fréquence augmente, les courants vont tenter de suivre le chemin directement sous les lignes de signal concernées.
C’est pourquoi il est important d’éviter une rupture dans le plan d’alimentation sous les lignes à haute vitesse. Même si la ligne de signal suit un chemin étrange, le courant de retour tentera toujours de suivre le même parcours en-dessous à des fréquences élevées.
Condensateurs de découplage
En relation avec les demandes de courant par les composants du circuit (par exemple, lorsqu’un CPU demande plus de puissance pour de calculs complexes)., les courants sur les pistes d’alimentation vont changer également – ces pistes deviendront des antennes. En ayant suffisamment de condensateurs de découplage sur le circuit, placés au plus près des composants appropriés, nous pouvons réduire autant que possible ce comportement. Une autre façon de visualiser cela est de considérer que les condensateurs de découplage fournissent un chemin basse impédance entre l’alimentation et la masse pour que les courants alternatifs y circulent. Vous pouvez également consulter le blog sur les condensateurs de découplage.
Couture par traversées (via stitching)
La couture par traversées consiste à placer un grand nombre de traversées entre deux (ou plus) de plans d’alimentation situés sur différentes couches du circuit.
Si nous considérons que les plans d’alimentation sont connectés et ceci même s’ils ne sont reliés que par une traversée en bordure du circuit, une modification de la demande d’alimentation et de rayonnement électromagnétique peut induire une légère différence de tension entre deux (ou plus) plan d’alimentation. En plaçant des vias de couture entre les plans d’alimentation, nous pouvons assurer que toute différence de tension qui peut survenir sera résolue par ces chemins courts ainsi créés.
Taux de variations (slew rates)
Ces taux représentent la vitesse de montée ou de descente d’un signal. Une tension ne change pas instantanément : elle met toujours un certain temps pour passer d’un niveau à un autre. Il résulte de ces transitions très rapides une accélération rapide des particules chargées donc de fortes émissions de radiations électromagnétiques. Une autre façon de voir cela intervient dans la transformée de Fourier (voir notre article) qui montre que plus il y a des signaux carrés donc de fronts, plus nous serons confrontés à des signaux à hautes fréquences. Pour cette raison, il est possible de régler le « slew rate » sur certains microcontrôleurs, afin de réduire la vitesse de transition et ainsi agir sur la pente des signaux carrés. La réduction des « slew rate » peut aider à réduire les émissions de rayonnements électromagnétiques.
Etalement
Certains circuits intégrés ont des bus de communication larges qui incluent une option pour étaler la commutation des lignes individuelles dans le bus. Echelonner la commutation, plutôt que de commuter toutes les lignes à la fois, peut aider à répartir l’EMI résultante dans le temps et ainsi réduire dans un niveau acceptable l’EMI totale qui survient à un moment donné.
Blindage
Le blindage est souvent la première solution à laquelle on pense en termes de EMI/EMC mais concrètement cela devrait être la dernière à intervenir après tous les points évoqués plus haut. Les signaux peuvent s’échapper par de très petites ouvertures, tels que les bords d’un circuit imprimé. Par analogie, quelquefois le blindage est équivalent à essayer de réparer un produit mécanique avec une quantité abondante de ruban adhésif. Ceci dit, le blindage a toute sa place bien qu’il ne devrait pas être la solution première et directe losr de la conception d’un bon PCB.
Regardez cette vidéo qui explique comment appliquer le blindage et les coutures dans Proteus.
Résumé
Un design EMI/EMC implique de considérer la nature AC (commutation) des composants du système et prendre des mesures pour réduire la taille des boucles de courant. Habituellement, un design qui a été conduit en suivant les principes des circuits à hautes vitesses aura un bon EMI/EMC. Les principes tels que s’assurer qu’il n’y a pas de rupture sur les plans d’alimentation placés sous les pistes hautes vitesses, une bonne utilisation des condensateurs de découplage, des traversées vers les plans d’alimentation autour des CI qui commutent et plus généralement limiter autant que faire ce peut la longueur des pistes hautes fréquences, aideront pour un bon EMI/EMC. Les circuits convertisseurs DC-DC, par exemple, devraient être aussi petits et reserrés que possible, avec des condensateurs de découplage à proximité. Un design 2 couches qui ne passe pas les tests EMI/EMC pourrait passer simplement en utilisant un circuit 4 couches avec les plans de masse positionnés sur les couches internes et des traversées de couture près des CI. Une analyse plus approfondie peut être conduite par la recherche des fréquences générées par le circuit et de la cause probable de cette génération. Il est possible d’utiliser des outils tels que des sondes de champ proche, d’utiliser des cellules TEM pour des tests rapides de préqualification en observant l’impact des modifications apportées au hardware ou au software, de se servir d’outils tel qu’un scanner EM.
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