通過SPI接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)DSP與其它設(shè)備的通信

摘要：介紹了SPI通信協(xié)議，給出了將TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402 DSP用于SPI協(xié)議通信的串口配置方法和接口電路設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了串口McBSP的配置程序。 關(guān)鍵詞：多通道緩沖串行口 McBSP TMS320C5402 μPD780308 SPI DSP 1 引言 隨著信息技術(shù)革命的深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)也正以極快的速度被應(yīng)用到科技和國民經(jīng)濟(jì)的各信領(lǐng)域。在很多工程開發(fā)設(shè)計(jì)中，由于要求實(shí)現(xiàn)單片DSP與單片DSP、多片DSP芯片以及及其它處理芯片之間的通信，因此，怎樣更高效、

更便捷的實(shí)現(xiàn)這些通信，已成為廣大DSP應(yīng)用者首先要解決的一個問題。 本文根據(jù)筆者在工程應(yīng)用和調(diào)試方面用TI的DSP TMS320C5402與NEC的μPD780308單片機(jī)進(jìn)行通信的經(jīng)驗(yàn)，介紹并討論了將TMS320C5402 DSP的多通道緩沖串行口McBSP(Multi-channel Buffered Serial Port)配置為SPI模式(即時(shí)鐘停止模式)，從而實(shí)現(xiàn)DSP與其它單片處理器之間的通信設(shè)計(jì)方法同時(shí)給出了實(shí)現(xiàn)方法的部分程序代碼。 2 多通道緩沖串行口McBSP 多通道緩沖串行口McBSP的功能是提供器件內(nèi)外數(shù)據(jù)的串行交換。同以前的串口相比，McBSP串口具有相當(dāng)大的靈活性。表1給出了有關(guān) TMS320C5402的McBSP管腳說明。其中串口接收、發(fā)送時(shí)鐘和同步幀信號既可由外部設(shè)備提供，又可由內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器提供，從而大大的提高了通信的靈活性。 表1 TMS320C5402的有關(guān)McBSP管腳說明 管腳說明說 明 DR 數(shù)據(jù)輸入端 DX 數(shù)據(jù)輸出端 CLKR 接收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘 CLKX 發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘 FSR 接收數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘 FSX 發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘 CLKS 外部提供的采樣率發(fā)生器時(shí)鐘源 3 SPI協(xié)議中的McBSP時(shí)鐘停止模式 SPI協(xié)議是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，其接口包括以下四種信號： (1)串行數(shù)據(jù)輸入(也稱為主進(jìn)從出，或MISO); (2)串行數(shù)據(jù)輸出(也稱為主出從進(jìn)，或MOSI); (3)串行移位時(shí)鐘(也稱為SCK); (4)從使能信號(也稱為SS)。

圖1為設(shè)備的SPI接口示意圖。該接口在工作時(shí)，主設(shè)備通過提供移位時(shí)鐘和從使能信號來控制信息的流動。從使能信號是一個可選的高低電平，它可以激活從設(shè)備(在沒有時(shí)鐘提供的情況下)的串行輸入和輸出。在沒有專門的從使能信號的情況下，主從設(shè)備之間的通信則由移位時(shí)鐘的有無來決定，在這種連接方式下，從設(shè)備必須自始至終保持激活狀態(tài)，而且從設(shè)備只能是一個，不能為多個。 TMS320C5402提供的時(shí)鐘停止模式可用于SPI協(xié)議通信，當(dāng)McBSP被配置為時(shí)鐘停止模式時(shí)，發(fā)送器和接收器在內(nèi)部是同步的，即可將發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘(FSX)用作從使能(即SS)，而將發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘(CLKX)用作SPI協(xié)議中SCK。由于收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘(CLKR)和接收數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘(FSR)在內(nèi)部與FSX和CLKX是相連的，因此，該管腳不能用于SPI模式。 當(dāng)McBSP被配置為一個主設(shè)備時(shí)，傳送輸出信號(BDX)被用作SPI協(xié)議的MOSI信號，而接收輸入信號(BDR)則被用作MISO信號。圖2所示為 McBSP用作主設(shè)備時(shí)的SPI接口示意圖。 同樣地，當(dāng)McBSP被配置為一個從設(shè)備時(shí)，BDX被用作MISO信號，BDR則被用作MOSI信號。圖3為McBSP用作從設(shè)備的SPI接口示意圖。 當(dāng)TMS320C5402的McBSP被用于時(shí)鐘停止模式時(shí)，寄存器SPCR1的CLKSTP位域和引腳配置寄存器的CLKXP位的配置如表2所列。 表2 時(shí)鐘停止模式配置 CLKSTP CLKXP 說 明 0X X 不可用時(shí)鐘停止模式。時(shí)鐘被激活用于非SPI模式 10 0 時(shí)鐘開始于上升沿(無延遲) 11 0 時(shí)鐘開始于上升沿(有延遲) 10 1 時(shí)鐘開始于下降沿(無延遲) 11 1 時(shí)鐘開始于下降沿(有延遲) 4 其它有關(guān)寄存器的配置 為了更好地掌握和了解McBSP作為SPI設(shè)備時(shí)的有關(guān)寄存器配置，現(xiàn)以McBSP作為SPI從設(shè)備來介紹有關(guān)McBSP的其它有關(guān)寄存器的配置，若 McBSP做為SPI主設(shè)備，則相關(guān)配置正好相反。當(dāng)McBSP作為SPI從設(shè)備時(shí)，主設(shè)備外部產(chǎn)生主時(shí)鐘。CLKX引腳和FSX引腳必須被設(shè)置為輸入。由于CLKX引腳和CLKR信號在內(nèi)部相連接，因而傳送和接收回路均由外部主時(shí)鐘計(jì)時(shí)(CLKX)。同時(shí)，由于FSX引腳和FSR信號也已在內(nèi)部連接，因此，CLKR引腳和FSR引腳不再需要外部信號的連接。 盡管CLKX信號由主設(shè)備外部產(chǎn)生且與McBSP同步，但是，McBSP的采樣率發(fā)生器仍然必須正確啟動SPI從設(shè)備，同時(shí)，采樣率發(fā)生器還應(yīng)被設(shè)置為最大速率(CPU時(shí)鐘速率的一半)。另外，內(nèi)部采樣率時(shí)鐘常被用來同步McBSP邏輯和外部主時(shí)鐘以及從使能信號。每次傳送時(shí)，McBSP一般在從使能信號的上升沿進(jìn)行FSX輸入。也就是說，在每次傳送的開始，主設(shè)備必須維護(hù)使能信號，而在每次傳送完成后，則必須消除從使能信號。在兩次傳送之間，從使能信號不能一直保持為高電平。對正確的SPI從設(shè)備而言，McBSP的數(shù)據(jù)延遲參數(shù)必須設(shè)置為0，在這種運(yùn)行模式中，設(shè)置值為1或2沒有定義。配置McBSP為從設(shè)備所需的寄存器位值如表3所列。 表3 SPI操作模式下的寄存器位值表 位 域值功能描述寄存器 CLKXM 0 配置BCLKX引腳為輸入 PCR CLKSM 1 由CPU時(shí)鐘產(chǎn)生的采樣率時(shí)鐘 SRGR2 CLKGDV 1 為采樣率時(shí)鐘選擇2的劃分因素 SRGR1 FSXM 0 配置BFSX引腳為輸入 PCR FSGM 0 對每個包傳送，BFSX信號被激活 SRGR2 FSXP 1 配置BFSX引腳為活動低電平 PCR XDATDLY 0 為SPI從設(shè)備運(yùn)行，必須為0 XCR2 RDATDLY 0 為SPI從設(shè)備運(yùn)行，必須為0 RCR2 5 程序設(shè)計(jì) 下面是有關(guān)TMS320C5402器件的McBSP各個控制寄存器的配置，該配置程序筆者在實(shí)踐中已經(jīng)過測試，并已成功運(yùn)用在了某工程設(shè)計(jì)中。 Void McBSP1_Config(void) { offlset=0x0000; SPCR11=0x1800; ;配置串口時(shí)鐘停止模式CLKSTP=10 offlset=0x0001; SPCR21=0x0222;

offlset=0x0005; SRGR11=0x00FA; offlset=0x0007; SRGR21=0xa00F; offlset=0x0002; RCR11=0x0040; ;接收一幀含一字，一字含16位 offlset=0x0003; RCR21=0x0044; 接收數(shù)據(jù)無延遲RDATDLY=00 offlset=0x0004; XCR11=0x0040; ;發(fā)送一幀含一字，一字含16位 offlset=0x0005; XCR21=0x0044; ;發(fā)送數(shù)據(jù)無延遲XDATDLY=00 offlset=0x000E; PCR1=0x000; ;發(fā)送時(shí)鐘由外部時(shí)鐘驅(qū)動，CLKX為輸入腳CLKX=0,發(fā)送時(shí)鐘極性CLKXP=0，發(fā)送幀同步極性FSXP=1 offlset=0x0008; MCR11=0x0001; offlset=0x0009; MCR21=0x0001; offlset=0x000C; XCERA1=0x0003; offlset=0x0001; SPCR21=0x0262; offlset=0x0001; SPCR21=0x0263; offlset=0x0000; SPCR11=0x1801; ;接收器有效 offlset=0x0001; SPCR21=0x02e3; ;發(fā)送器有效 Return; } 6 結(jié)束語 串行SPI通信協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，很多場合下都采用這種機(jī)制，文中將DSP作為從設(shè)備的目的是時(shí)鐘可由主設(shè)備來提供，因此不用再專門去調(diào)試時(shí)鐘，這種方式在開發(fā)中比較方便。