Auto-IC Data

Qué es y qué no es

MISO, MOSI y reloj no son CAN. Eso es SPI, y son dos cosas distintas.

	SPI	CAN
Hilos	3 comunes + 1 CS por chip	2: CAN H y CAN L
Jerarquía	Un maestro manda	Todos son iguales
Quién habla	El maestro elige bajando el CS	Cualquiera, si el bus está libre
Direcciones	No hay, se elige por pin físico	Cada mensaje lleva su identificador
Choques	Imposibles	Se resuelven por prioridad del ID
Distancia	Centímetros, dentro de la placa	Metros, por el arnés

La regla que resume todo. Dentro de una computadora se habla SPI. Entre computadoras se habla CAN. Los chips de una ECU no conversan entre ellos: cada uno le reporta al microcontrolador y recibe órdenes de él.

1 · Un pin de selección por chip

Cada integrado se lleva un pin del Mega solo para su CS.

Bus SPI compartido Selección de chip Dirección y control

5 chips · 8 pines del Mega: 3 del bus + 5 de selección

Cuándo conviene. Hasta cuatro o cinco chips es la forma correcta. Es directa, no tiene trampas y se depura fácil con osciloscopio.

2 · Con decodificador 74HC138

Tres pines de dirección eligen entre ocho chips.

Bus SPI compartido Selección de chip Dirección y control

8 chips · 7 pines del Mega: 3 del bus + 3 de dirección + 1 de habilitación

La trampa del 74HC138. Sus ocho salidas son activas en bajo y siempre hay una activa. Al encender el Mega, o cada vez que cambias la dirección, un chip queda seleccionado sin que tú lo quieras. Por eso el pin de habilitación no es opcional: desactiva el decodificador, mueve A0, A1 y A2, y vuelve a activarlo ya con la dirección puesta. Si te saltas ese paso vas a tener escrituras fantasma en chips que ni querías tocar.

Chips en el bus	Sin decodificador	Con 74HC138
3	6 pines	7 pines
5	8 pines	7 pines
8	11 pines	7 pines
16	19 pines	8 pines, con dos decodificadores

El punto de cruce está en cinco chips. Abajo de eso el decodificador cuesta más de lo que ahorra. A partir de ocho ya no hay discusión.

3 · Fundamentos de SPI

Lo que aplica a todos los chips del bus, sin importar la marca.

Cómo se ve una trama

Modo 0,0, el más común. El reloj descansa en bajo, el dato cambia en el flanco de bajada y se lee en el de subida.

Los cuatro modos

Solo hay dos decisiones: dónde descansa el reloj y en qué flanco se lee el dato. De ahí salen cuatro combinaciones.

Modo	CPOL	CPHA	Reloj en reposo	Se lee en
0	0	0	Bajo	Flanco de subida
1	0	1	Bajo	Flanco de bajada
2	1	0	Alto	Flanco de bajada
3	1	1	Alto	Flanco de subida

En la práctica. Los modos 0 y 3 cubren casi todo. Muchos chips aceptan los dos, porque la única diferencia entre ellos es dónde queda el reloj mientras nadie habla. Los modos 1 y 2 son raros.

El síntoma del modo equivocado. Los datos llegan corridos un bit, o cambiados de posición dentro del byte. No hay error, no hay silencio: hay basura coherente. Por eso cuesta tanto detectarlo. Si un chip contesta pero con valores absurdos, prueba el otro modo antes de sospechar del cableado.

Cómo identificar el modo en el osciloscopio

Mira dónde queda SCK con CS en alto. Si descansa abajo, es modo 0 o 1. Si descansa arriba, es modo 2 o 3.
Después fíjate en cuándo cambia MOSI. Si cambia en el mismo flanco en que el reloj sale del reposo, es CPHA igual a 1. Si cambia medio ciclo antes, es CPHA igual a 0.
Cuenta los pulsos entre bajada y subida de CS. Deben ser múltiplo de ocho. Si no lo son, el maestro está cortando la trama.

Orden de los bits

Lo normal es MSB primero: el bit más significativo sale antes. Casi ningún chip automotriz usa LSB primero, pero si los datos te salen invertidos como en un espejo, ese es el motivo.

Hasta qué velocidad

Longitud del cable	Frecuencia segura
Pistas en la misma placa	10 MHz o más
Menos de 10 cm de cable	4 MHz
De 10 a 20 cm	1 MHz
Más de 20 cm	Menos de 500 kHz, y con tierra de retorno por cada señal

Regla al armar. Empieza siempre a 1 MHz. Cuando todo el bus responda bien, sube. Arrancar a la velocidad máxima mezcla dos problemas distintos y no vas a saber cuál estás viendo.

Por qué CS es activo en bajo

Con una resistencia de pull-up, la línea se va sola a alto cuando nadie la maneja. Eso significa que al encender, al resetear o si se rompe el cable, el chip queda deseleccionado en lugar de seleccionado. Es una decisión de seguridad: el estado por omisión es el inofensivo.

La excepción que muerde. La familia de memorias 93Cxx usa CS activo en alto. Si conectas una de esas esperando el comportamiento normal, va a quedar seleccionada todo el tiempo y va a acaparar MISO.

4 · Cómo se diagnostica

Del método más barato al más fino.

1Sin energía, con multímetro

Continuidad de SCK, MOSI y MISO desde el Mega hasta cada chip. Y sobre todo, busca cortos entre esas tres líneas y contra tierra. Un corto de MISO a tierra tumba el bus completo y el síntoma parece falla del maestro.

2Con energía, en reposo

Cada CS debe estar en alto. Si uno se quedó en bajo, ese chip está acaparando MISO y nadie más puede contestar.
MISO sin ningún chip seleccionado debe quedar flotando. Ponle un pull-up de 10 kΩ: si aun así se queda pegado a 0 V, hay un chip que no suelta la línea.
SCK en reposo depende del modo: en modos 0 y 1 queda bajo, en 2 y 3 queda alto. Si lo ves oscilando sin que el programa lo pida, es ruido.

3Con osciloscopio o analizador lógico

El truco es disparar en el flanco de bajada del CS. Ese flanco marca el inicio de la trama. Con el disparo ahí, cuentas los pulsos de reloj dentro de la ventana — deben ser múltiplo de ocho — y ves si MISO contesta dentro de esa misma ventana.

Un analizador lógico USB de ocho canales cuesta menos que un multímetro decente y con PulseView te decodifica el SPI en hexadecimal. Para este trabajo es la mejor inversión que puedes hacer.

4Prueba de bucle

Puentea MOSI con MISO en el extremo del bus, lejos del Mega. Lo que escribes te debe regresar idéntico. Si falla, el problema es de cableado y no de ningún chip. Si pasa, el cableado está bien y hay que buscar en los integrados.

Síntomas y su causa

Lo que ves	Dónde buscar
MISO siempre en 0	Chip sin alimentar, CS que nunca baja, o chip que no libera la línea
MISO siempre en 1	Chip no responde, o CS invertido
Datos corridos un bit	Modo SPI equivocado, revisa CPOL y CPHA
Funciona con un chip, falla al agregar otro	Uno no suelta MISO, o falta pull-up en algún CS
Bien a baja velocidad, mal a alta	Cables largos, sin tierra de retorno
Escrituras en chips que no tocaste	74HC138 sin usar el pin de habilitación

Si usas el 74HC138. Deshabilítalo y comprueba que las ocho salidas queden en alto. Si alguna se queda en bajo, el decodificador está dañado.

Lo que previene casi todo

Cables menores a 20 cm
Pull-up de 10 kΩ en cada CS
Capacitor de 100 nF pegado a la alimentación de cada chip
Empezar el SPI a 1 MHz y subirle solo cuando ya funcione

Registros para autoprueba

Valores conocidos que puedes leer para confirmar que un chip está vivo:

Chip	Prueba
MCP2515	CANSTAT = 0x80 después de un reset
EEPROM 95xxx	Escribir y releer un byte en una dirección libre
MCP4921	Sin lectura: se verifica midiendo VOUT

Autoprueba por software. Una rutina que recorra el bus, lea el registro conocido de cada chip y reporte cuál contesta convierte el diagnóstico del bus en un solo comando.