通過(guò)SPI接口協(xié)議實(shí)現DSP與其它設備的通信

關(guān)鍵詞：多通道緩沖串行口 McBSP TMS320C5402 μPD780308 SPI DSP

1 引言

隨著(zhù)信息技術(shù)革命的深入和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)也正以極快的速度被應用到科技和國民經(jīng)濟的各信領(lǐng)域。在很多工程開(kāi)發(fā)設計中，由于要求實(shí)現單片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)現這些通信，已成為廣大DSP應用者首先要解決的一個(gè)問(wèn)題。

本文根據筆者在工程應用和調試方面用TI的DSP TMS320C5402與NEC的μPD780308單片機進(jìn)行通信的經(jīng)驗，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DSP與其它單片處理器之間的通信設計方法同時(shí)給出了實(shí)現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外數據的串行交換。同以前的串口相比，McBSP串口具有相當大的靈活性。表1給出了有關(guān)TMS320C5402的McBSP管腳說(shuō)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備提供，又可由內部時(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(shuō)明

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(gè)主設備和一個(gè)或多個(gè)從設備，其接口包括以下四種信號：

（1）串行數據輸入（也稱(chēng)為主進(jìn)從出，或MISO）；

（2）串行數據輸出（也稱(chēng)為主出從進(jìn)，或MOSI）；

（3）串行移位時(shí)鐘（也稱(chēng)為SCK）；

（4）從使能信號（也稱(chēng)為SS）。

圖1為設備的SPI接口示意圖。該接口在工作時(shí)，主設備通過(guò)提供移位時(shí)鐘和從使能信號來(lái)控制信息的流動(dòng)。從使能信號是一個(gè)可選的高低電平，它可以激活從設備（在沒(méi)有時(shí)鐘提供的情況下）的串行輸入和輸出。在沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的從使能信號的情況下，主從設備之間的通信則由移位時(shí)鐘的有無(wú)來(lái)決定，在這種連接方式下，從設備必須自始至終保持激活狀態(tài)，而且從設備只能是一個(gè)，不能為多個(gè)。

TMS320C5402提供的時(shí)鐘停止模式可用于SPI協(xié)議通信，當McBSP被配置為時(shí)鐘停止模式時(shí)，發(fā)送器和接收器在內部是同步的，即可將發(fā)送數據幀時(shí)鐘（FSX）用作從使能（即SS），而將發(fā)送數據位時(shí)鐘（CLKX）用作SPI協(xié)議中SCK。由于收數據位時(shí)鐘（CLKR）和接收數據幀時(shí)鐘（FSR）在內部與FSX和CLKX是相連的，因此，該管腳不能用于SPI模式。

當McBSP被配置為一個(gè)主設備時(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用作主設備時(shí)的SPI接口示意圖。

同樣地，當McBSP被配置為一個(gè)從設備時(shí)，BDX被用作MISO信號，BDR則被用作MOSI信號。圖3為McBSP用作從設備的SPI接口示意圖。

當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

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設備時(shí)的有關(guān)寄存器配置，現以McBSP作為SPI從設備來(lái)介紹有關(guān)McBSP的其它有關(guān)寄存器的配置，若McBSP做為SPI主設備，則相關(guān)配置正好相反。當McBSP作為SPI從設備時(shí)，主設備外部產(chǎn)生主時(shí)鐘。CLKX引腳和FSX引腳必須被設置為輸入。由于CLKX引腳和CLKR信號在內部相連接，因而傳送和接收回路均由外部主時(shí)鐘計時(shí)（CLKX）。同時(shí)，由于FSX引腳和FSR信號也已在內部連接，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(dòng)SPI從設備，同時(shí)，采樣率發(fā)生器還應被設置為最大速率（CPU時(shí)鐘速率的一半）。另外，內部采樣率時(shí)鐘常被用來(lái)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(shuō)，在每次傳送的開(kāi)始，主設備必須維護使能信號，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從設備而言，McBSP的數據延遲參數必須設置為0，在這種運行模式中，設置值為1或2沒(méi)有定義。配置McBSP為從設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

5 程序設計

下面是有關(guān)TMS320C5402器件的McBSP各個(gè)控制寄存器的配置，該配置程序筆者在實(shí)踐中已經(jīng)過(guò)測試，并已成功運用在了某工程設計中。

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； 接收數據無(wú)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)送數據無(wú)延遲XDATDLY=00

offlset=0x000E;

PCR1=0x000; ；發(fā)送時(shí)鐘由外部時(shí)鐘驅動(dòng)，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 結束語(yǔ)

串行SPI通信協(xié)議是一種標準的通信協(xié)議，很多場(chǎng)合下都采用這種機制，文中將DSP作為從設備的目的是時(shí)鐘可由主設備來(lái)提供，因此不用再專(zhuān)門(mén)去調試時(shí)鐘，這種方式在開(kāi)發(fā)中比較方便。