임베디드 시스템 필수 통신 가이드: I2C와 SPI의 차이점 및 디버깅 솔루션

임베디드 시스템 디버깅을 위한 I2C 및 SPI 신호 분석 가이드

전자-반도체, 교육 및 연구, 시리얼 통신 및 신호 품질측정

솔루션 개요

임베디드 인터페이스의 표준, I2C & SPI

MCU와 주변 장치(Peripheral) 간의 안정적인 데이터 전송은 시스템 설계의 핵심입니다.
센서, 메모리, 제어 칩셋과의 인터페이스를 위해 엔지니어는 신뢰할 수 있는 통신 규격을 선택해야 합니다.
이번에는 임베디드 설계의 de-facto 표준인 I2C와 SPI 프로토콜의 기술적 특징과 버스(Bus) 구조, 그리고
효율적인 설계를 위한 고려사항을 상세히 다뤄보겠습니다.

I2C, SPI Debugging Guide

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I2C: 효율적인 Pin Count와 멀티 슬레이브 제어

Inter-Integrated Circuit (I2C)

– Bus Topology: 단 2개의 라인(SDA, SCL)만으로 다중 마스터/슬레이브(Multi-Master/Slave) 구성을
지원하여 PCB 라우팅 공간을 최소화합니다.
– Addressing: 별도의 CS(Chip Select) 핀 없이, 7-bit 또는 10-bit 주소 체계를 통해 각 디바이스를
소프트웨어적으로 식별하고 제어합니다.
– Scalability: Standard(100kb/s)부터 High-speed(3.4Mb/s) 모드까지 지원하여 다양한 속도의 주변 장치를
유연하게 통합할 수 있습니다.

SPI: 고속 데이터 스루풋(Throughput)과 전이중 통신

Serial Peripheral Interface (SPI)

– Full-Duplex: 송신(MOSI)과 수신(MISO) 라인이 분리된 구조로, 클럭(SCLK)에 동기화되어 데이터를
동시에 주고받는 전이중 통신이 가능합니다.
– Performance: I2C 대비 높은 전송 속도를 보장하여 디스플레이 구동이나 대용량 메모리 액세스 등
실시간성이 요구되는 어플리케이션에 최적화되어 있습니다.
– Flexibility: 3-Wire 모드 또는 데이지 체인(Daisy-chain) 구성을 통해 시스템 요구사항에 맞는 유연한
하드웨어 설계가 가능합니다.

SPI 데이지 체인(Daisy-chain) 구성

Technical Comparison: I2C vs SPI

Specification

I2C (Inter-Integrated Circuit)

SPI (Serial Peripheral Interface)

Wire Count

2-Wire (SDA, SCL)

4-Wire (SCLK, MOSI, MISO, SS)

Duplex Mode

Half-Duplex (반이중)

Full-Duplex (전이중)

Flow Control

Addressing (S/W 제어)

Chip Select (H/W 신호 제어)

Key Benefit

회로 간소화 및 핀 절약

고속 전송 및 높은 처리량

카테고리 / 제목

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어플리케이션 노트
Ethernet Physical Layer Compliance Test Guide

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신호 무결성 확보와 프로토콜 분석

I2C/SPI 통신 이슈는 대부분 타이밍 위반이나 노이즈로 인한 데이터 오류에서 발생합니다.
오실로스코프는 정밀한 트리거 설정과 프로토콜 디코딩 기능을 통해 이러한 문제를 효과적으로 분석할 수
있도록 지원합니다.

– Real-time Decoding: 아날로그 파형과 디코딩 된 헥사(Hex)/ASCII 데이터를 시간축에서 동기화하여
패킷 오류를 즉각적으로 식별합니다.
– Signal Integrity: 어플리케이션 대역폭에 최적화된 프로빙 솔루션으로 신호 왜곡을 최소화하고 정확한
타이밍 마진을 측정할 수 있습니다.

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