Bit-banging

Bit-banging — технология организации последовательного соединения с использованием программной эмуляции вместо специализированного аппаратного устройства. Программа непосредственно устанавливает состояние GPIO выводов на микроконтроллере (либо LPT на компьютере), таким образом полностью обеспечивая нужные характеристики сигнала. Обычно используется в дешевых устройствах.^[1][2]

Ограничения

• Скорость эмулированного устройства ограничена временем установки вывода и временем исполнения кода. Поэтому Bit-banging как правило используется для эмуляции низкоскоростных устройств или низкоскоростных версий устройств
• Сложно гарантировать точное время выполнения кода, что может создавать проблемы при реализации протоколов, чувствительных к синхронизации
• Программная эмуляция расходует ресурсы процессора
• Полученный сигнал может иметь высокий джиттер, особенно если процессор выполняет другие задачи, кроме коммуникации
• Требуется ручное согласование уровней сигналов и токов^[3], без которого можно повредить GPIO выводы или второе устройство, участвующее в протоколе

Применение

В ядре Linux есть поддержка эмуляции I²C через GPIO^[4].

С помощью техники Bit-banging можно добавить поддержку последовательного порта^[5] и I2C к устройствам PIC.

Иногда также реализуются программаторы JTAG, например, на устройствах Arduino.^[6]

Существуют реализации простейших USB устройств^[7] на GPIO выводах без применения специальных микросхем, реализующих физический уровень (PHY).

Некоторые USB-to-serial адаптеры, например FT232 позволяют работу в режиме bitbang.^[8]

Некоторые контроллеры MMC/SD можно перевести в режим, в котором они выдают 4-5 высокочастотных сигнала. Например, с помощью контроллера из состава СнК Jz4720 удавалось создать VGA-сигнал^[9][10].

В известном программаторе PonyProg используется режим Bit-banging для последовательного порта.^[11]