Связь между платами на коротком расстоянии

Эмпирическое правило говорит, что вы должны рассчитать влияние линии передачи, если длина вашего соединения превышает 1/10 длины волны сигнала.

Линии передачи будут вызывать отражения там, где они показывают внезапное изменение импеданса. Отраженный сигнал добавляется к исходному, может снова отражаться на стороне передатчика и таким образом идти вперед и назад. Результат показан на графике: то перерегулирование, о котором вы говорите, и какой-то звон.

Длина провода 12 дюймов (30 см) составляет 1/10 длины волны 3 м, или 100 МГц. 1 МГц и даже 4 МГц не должны создавать здесь особых проблем. Тем не менее, терминация линии, как говорит Воутер, может быть первой мерой. Вход, вероятно, имеет высокое сопротивление, и это никогда не будет хорошим согласованием. Поскольку у вас есть три разных элемента в вашем соединении (печатная плата, провод, печатная плата), определение волнового сопротивления будет затруднено (он также будет отличаться для печатной платы и провода, поэтому на очень высоких частотах вы также получите отражения на соединениях кабеля.) Учитывая небольшую длину и низкую частоту, значение вашего согласующего резистора не критично.$\Omega$может быть слишком низким для микроконтроллера, большинство из них не могут обеспечить 33 мА (или даже 50 мА при 5 В). я бы попробовал 1к$\Omega$резистор для начала, и посмотрим, как далеко это нас продвинет.

редактировать (по поводу обновления вопроса)
Время нарастания, кажется, 7 нс. Это быстро, как говорит Кортук, это означает, что у вас есть спектр по крайней мере до 400 МГц, и эти гармоники действительно будут страдать от эффектов линии передачи, даже если ваша тактовая частота составляет всего 1 МГц. Попробуйте отфильтровать их, полоса пропускания 20 МГц (80 МГц для тактовой частоты 4 МГц) дает вам более чем достаточное время нарастания. Это прямоугольная волна с частотой 1 МГц, отфильтрованная фильтром LPF кирпичной стены на частоте 20 МГц:

Размещение последовательного резистора сформирует LPF первого порядка с емкостью линии. Если мы оценим это в 50 пФ, то

$R = \dfrac{1}{2 \pi \cdot 100 MHz \cdot 50 pF} =32 \Omega$

дает вам частоту среза 100 МГц. Итак, 33$\Omega$последовательный резистор должен уменьшить время нарастания, но оставить более чем достаточно, чтобы иметь хороший сигнал на частоте 4 МГц.

Для такой короткой шины я бы попробовал включить небольшой резистор последовательно с чем-либо, управляющим линией. Это не идеальный теоретический способ, учитывающий теорию линий передачи, а прагматичный подход, который, я думаю, будет достаточно хорошо работать в вашем случае. Попробуйте для начала 47 Ом и посмотрите, что получится. Если это помогает, но недостаточно, вы можете увеличить сопротивление, но я бы не стал превышать 120 Ом. Скорее всего, где-то в этом диапазоне вы найдете значение, которое работает достаточно хорошо.

Насколько мне известно, перерегулирование может быть устранено правильным завершением, если ваш драйвер может управлять нагрузкой. В противном случае подойдет какая-нибудь выделенная пара драйвер/приемник, такая как LVDS или, может быть, даже RS485.

В прошлом у меня были серьезные проблемы с использованием SPI по ленточным кабелям, хотя они были намного длиннее, чем вы описываете. Настоящей проблемой стала помехозащищенность, а на мои периферийные устройства попадали испорченные команды. Этого было достаточно, чтобы провалить испытания на помехозащищенность CE. Если позже у вас возникнут проблемы с этим, я бы порекомендовал поставить отдельный MCU на каждую плату и соединить их через CANbus.