Arduino+Arduino

Попробовал связать 2 Arduino по SPI протоколу. Я не нашел в сети официальной информации о максимальной длине кабеля, по которому можно передавать сигналы по SPI протоколу. Если у вас есть ссылочка на официальную документацию, буду благодарен. А у меня пока есть только мнения на форумах. В основном считают, что по SPI можно передавать информацию на совсем короткие расстояния. Но тут человек делится опытом, мол на 300 метров сигнал идёт, и можно использовать большую длину, если делить частоту.

Поэтому я решил проверить, как будет работать связь между платами по длинному кабелю.
И вот что получилось.

Сперва соединил 2 платы короткими проводками, чтобы отладить взаимодействие устройств.

С кодом как и раньше не заморачивался и сделал на основе этой статьи.
Код для Master

/*
  MASTER
  При нажатии на кнопку зажигаем свой светодиод
  и отправляем 1 на ведомый контроллер

 */
#include <SPI.h>

#define SS_PIN 10

void setup() {                
  // LED
  pinMode(3, OUTPUT);
  // Button

pinMode(5, INPUT);

  pinMode(SS_PIN, OUTPUT);
  SPI.begin();
}

void loop() {
  if (digitalRead(5)) {
    // Set the LED on

digitalWrite(3, HIGH);

    // Send 1 to Slave

digitalWrite(SS_PIN, LOW);
    SPI.transfer(1);
    digitalWrite(SS_PIN, HIGH);
  }
  else {
    // Set the LED off

digitalWrite(3, LOW);

    // Send 0 to Slave

digitalWrite(SS_PIN, LOW);
    SPI.transfer(0);
    digitalWrite(SS_PIN, HIGH);
  }
}

Код для Slave

/*
  SLAVE
  Принимаем сигнал по SPI
  и зажигаем светодиод, если сигнал = 1
 */

// Определяем пины SPI
#define MOSI_PIN 11 
#define MISO_PIN 12 
#define SCK_PIN  13
#define SS_PIN 10

byte recievedByte;

void setup() {
  // Обнуляем регистр управления SPI
  SPCR = B00000000;
  // Разрешаем работу SPI
  SPCR = (1<<SPE);

  // LED
  pinMode(3, OUTPUT);

  // Определяем пины для работы с SPI
  pinMode(MOSI_PIN, INPUT);
  pinMode(MISO_PIN, OUTPUT);
  pinMode(SCK_PIN, INPUT);
  pinMode(SS_PIN, INPUT);
}

void loop() {
  while (digitalRead(SS_PIN)==LOW) {
    // Принимаем байт
    recievedByte = spi_receive();
    if (recievedByte) {
      digitalWrite(3, HIGH);
    }
    else {
      digitalWrite(3, LOW);
    }
  }
}

// Приём байта
byte spi_receive()
{
  // Пока не выставлен флаг окончания передачи, принимаем биты
  while (!(SPSR & (1<<SPIF))){};
  // Возвращаем содержимое регистра данных SPI
  return SPDR;                    
}

Заработало с первого раза и без проблем. В Arduino просто напрямую соединил выводы 10 с 10, 11 с 11, 12 с 12 и 13 с 13 короткими проводками. Это видно на первом видео.

А потом решил опробовать реальный кабель. Взял обычный не экранированный Ethernet кабель длиной чуть больше 20 метров и точно так же соединил контакты. Не работает!!! Вернее то работает, то не работает, никакой стабильности. Сперва думал, что дело в контактах, так как при шевелении кабеля что-то улучшалось. А потом воткнул контакты кабеля в макетную плату, это видно на видео ниже, и начал замыкать контакты параллельно короткими кабелями.

В итоге оказалось вот что. Оказалось, что я наугад посадил одну витую пару на MOSI (11), MISO (12), а другую витую пару на SCK(13), SS (10) и это, как оказалось, не хорошо. Изменил порядок соединения. Одну витую пару посадил на SS(10), MOSI (11), а другую - на MISO(12), SCK (13). И всё заработало отлично! В спецификации к SPI не нашел информации о соединении по витой паре. Может быть плохо искал. Если есть ссылочка, буду благодарен.

Вот, длина кабеля чуть больше 20 метров:

UPD1: Пара ссылок
Extending the SPI bus for long-distance communication
Architecture, Design and Implementation of Embedded System for Real-Time Applications

UPD2: Информация от инструктора курса

See page 1355 of tm4c123gh6pm.pdf. The TM4C123 timing is rated for a maximum of 50 pF load. As the capacitance goes up, the signals rise and fall too slowly.

http://users.ece.utexas.edu/~valvano/Volume1/tm4c123gh6pm.pdf

The simplest solution is RS232 or RS422 added to the UART in chapter 11.

CAN is a nice network for 20m and built into this processor.http://users.ece.utexas.edu/~valvano/EE345M/view23_CAN.pdf