SPI總線(xiàn)在XF-S4240與MCS51通信中的應用介紹

SPI總線(xiàn)技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息，并且硬件連接較少，編程方便。 SPI接口已經(jīng)是一種標準外設接口，目前已有很多MCU及外設都帶有SPI接口。MCS51雖然也有帶SPI接口的單片機——AT89S8252，但價(jià)格相對較高。在開(kāi)發(fā)基于RFID的自助語(yǔ)音導游系統中，由于RFID讀卡模塊帶有SCI接口，XF-S4240語(yǔ)音合成模塊帶有SCI及SPI接口，如采用不帶有SPI接口的AT89C51單片機，必然存在擴展接口的問(wèn)題。

本文介紹的C51軟件模擬實(shí)現SPI通信接口的方法，編程簡(jiǎn)單，有效降低了系統的成本。該方法已在項目開(kāi)發(fā)中得到了驗證。

　　1 語(yǔ)音模塊XF-S4240

　　XF-S4240中文語(yǔ)音合成模塊是中科大訊飛信息科技有限公司面向高端應用推出的嵌入式中文語(yǔ)音合成模塊，可支持任意的中文文本、英文字母的語(yǔ)音合成。該模塊可以通過(guò)異步串口(UART)、SPI接口及I2C總線(xiàn)3種方式接收待合成的文本，直接合成為語(yǔ)音輸出。

　　XF-S4240語(yǔ)音模塊封裝成16引腳形式，其13～16腳就是SPI通信接口。

　　其命令格式由幀頭、數據長(cháng)度區及數據區3部分組成。如要合成“歡迎您參觀(guān)莫高窟。”，只需對模塊發(fā)送格式為GB2312的文本代碼：

　　其中0xFD為幀頭，0x00為數據區長(cháng)度的高字節，0x14為數據區長(cháng)度的低字節(注意：長(cháng)度字節為合成代碼字節長(cháng)+2)，0x01為語(yǔ)音合成命令，0x00為GB2312的命令碼。0xBB、0xB6為“歡”的GB2312碼，0xD3、0xAD為“迎”的G132312碼……0xA1、 0xA3為“。”的GB2312碼。

　　2 XF-S4240的SPl通信方式

　　2.1 XF-S4240的SPI通信說(shuō)明

　　XF-S4240模塊的SPI接口是4線(xiàn)全雙工同步串行通信接口。模塊在SPI通信中設置為Slave身份，SPI通信所需的時(shí)鐘信號由上位機提供，即上位機作為SPI通信中的Master身份，傳輸數據的位數為8位。

　　圖 1是SPI通信的時(shí)序。SPI通信屬于同步串行通信。在與模塊的通信中，上位機將提供SCK同步時(shí)鐘信號。在SCK的上升沿，模塊和上位機同時(shí)鎖存1位數據，每傳輸8位數據完成1字節數據的傳輸。使用SSEL選擇使能信號，是為了方便用戶(hù)在SPI通信接口上掛接多個(gè)XF-S4240板卡(或其他SPI接口的設備)。在與選定的XF-S4240板卡通信時(shí)，要將此設備的SSEL置為低電平，否則無(wú)法正常通信。

　　在本項目中，單片機是主設備，語(yǔ)音模塊是從設備。主模式的顯著(zhù)特征是：不論是發(fā)送還是接收，始終有SPI-CLK信號，SPISTE信號不是必需的。因為SPI串口只能有1片主機，因而不存在主機選擇問(wèn)題，而且主模式下，同步時(shí)鐘SPICLK應由主機提供。

　　2.2 SPI通信的工作原理

　　要模擬SPI接口的工作過(guò)程，必須先了解SPI通信的工作原理。

　　在主機發(fā)送數據時(shí)，直接將要發(fā)送的數據寫(xiě)到主機的數據發(fā)送寄存器SPIDAT。這個(gè)寫(xiě)操作就自動(dòng)地啟動(dòng)了主機的發(fā)送過(guò)程，即在同步時(shí)鐘SPICLK的節拍下將SPIDAT的內容按位送到引腳SPISIMO上。經(jīng)過(guò)8位時(shí)鐘周期完成1字節的發(fā)送。當SPIDAT的內容移送完畢時(shí)，硬件將置一個(gè)中斷標志 SPIINT FLAG，通知主機這個(gè)數據塊發(fā)送完畢。

　　對于從機，在同步時(shí)鐘SPICLK的作用下，將引腳SPISI-MO上的數據按位接收到移位寄存器SPIDAT。當一個(gè)完整的數據塊接收完畢后，將置一個(gè)中斷標志SPIINT FLAG，通知從機這個(gè)數據塊接收完畢;同時(shí)將這個(gè)數據塊的內容復制到從機的SPI數據接收寄存器SPIRXBUF中，并進(jìn)行右對齊。SPI通信中主機和從機的連接如圖2所示。

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