數字信號處理器的誕生，揭開(kāi)了PC通信與消費電子市場(chǎng)的新紀元。筆者這次重點(diǎn)介紹在研發(fā)過(guò)程中涉及到的TMS320F240與外圍器件的SPI接口設計。

　　2 結構和特點(diǎn)

　　TMS320F240是TI公司在單一芯片上集成一個(gè)DSP內核和各種外設器件，從而制造出面向各種工程應用的DSP方案。

　　TMS320C240和TMS320F240作為第一個(gè)數字電機控制器的專(zhuān)用DSP，TMS320C240和TMS320F240確立了單片數字電機控制器的標準，可支持電機的轉向、指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數據的交流和系統控制監控等功能。特性如下：

　　●采用TMS320C2XX CPU內核：

　　有32位中央邏輯運算單元；

　　內含32位累加器；

　　16位×16位并行乘法器；

　　8個(gè)16位輔助寄存器；

　　●具有50ns指令周期；

　　●含544字節16位在片數據/程序雙向RAM；

　　●帶有16k字節Flash EEPROM：

　　●雙向10位串行數模轉換器的采樣速率可達166kHz；

　　●具有28個(gè)獨立可編程、復用I/O腳；

　　●有串行外設接口和SCI接口；

　　●自帶強大的事件管理器；

　　●帶有實(shí)時(shí)中斷的看門(mén)狗電路；

　　●支持硬件JTAG硬件仿真。

　　3 SPI接口

　　SPI主要用于與各種外圍器件進(jìn)行通訊，這些外圍器件可以是簡(jiǎn)單的TTL移位寄存器或是復雜的LCD顯示驅動(dòng)器或A/D轉換子系統。SPI接口很容易與許多廠(chǎng)家的各種外圍器件直接相連。在多主機系統時(shí)，SPI也可用于同MCU之間的通訊。

　　當MCU片內I/O功能或存儲器不能滿(mǎn)足需要時(shí)，可用SPI與各種外圍器件相連以擴展I/O功能。SPI子系統可以在軟件控制下構成簡(jiǎn)單或復雜的系統，如下所示：

　　●一個(gè)主MCU和幾個(gè)從MCU；

　　●幾個(gè)MCU互連，構成多主機系統；

　　●一個(gè)主MCU和一個(gè)或多個(gè)從外圍器件。

　　多數應用場(chǎng)合用一個(gè)MCU作為主機。這些外圍器件用來(lái)接收或提供傳輸數據，只有主機發(fā)出命令后，它們才能從主機接收數據或向主機發(fā)送數據。但要注意兩點(diǎn)：第一，SPI與串行外圍器件相連時(shí)，SPI必須置為主機；第二，在使用SPI傳送數據之前必須進(jìn)行初始化。

　　4 接口設計

　　TMS320F240的SPI接口是一個(gè)高速的同步串行I/O口，它允許1～8位的串行比特流以特定的傳輸速率移進(jìn)移出芯片。通常情況下，它主要用于DSP控制器和外圍設備之間的通信或兩個(gè)DSP之間的通信。其典型應用包括通過(guò)移位寄存器、ADC等進(jìn)行外部I/O或外圍設備擴展。

　　該SPI接口有主、從兩種工作模式，125個(gè)可編程的波特率，接收或發(fā)送操作通過(guò)中斷或查詢(xún)方式來(lái)完成。整個(gè)工作狀態(tài)通過(guò)設置10個(gè)控制寄存器來(lái)完成。

　　首先應設置相應的控制寄存器，并分別將這四個(gè)管腳設置為串行時(shí)鐘、使能、接收和發(fā)送腳。而后將SPISTE腳置為高。最后，通過(guò)控制寄存器依次設置SPI的工作模式、傳輸速率、數據位數和中斷標志位，并將其發(fā)送、接收管腳與相應外圍設備的輸入、輸出腳相連。

　　在設計過(guò)程中應注意，TMS320F240的一個(gè)主要特點(diǎn)就是通過(guò)各種各樣的控制寄存器來(lái)實(shí)現對各管腳、各單元工作模式和工作過(guò)程的控制，所以設計的每一步都要充分考慮對其相應控制寄存器的設置和對寄存器狀態(tài)的影響。否則，整個(gè)系統很難進(jìn)行正常的工作或按設計的要求來(lái)工作。

　　5 應用舉例

　　應用SPI口實(shí)現對外部串行A/D的控制，其中的串行A/D采用MAX186，它是一個(gè)包含有8個(gè)通道模擬開(kāi)關(guān)、寬帶采樣/保持器和串行接口的具有較高轉換速度和極低功耗的12位數據采集芯片。其4線(xiàn)串行接口可直接連接SPI、QSPI、MicroWire等器件而無(wú)需外部邏輯，串行輸出允許直接接TMS320系旬的數字信號處理器。在自動(dòng)監測、醫療儀器和高精度控制過(guò)程中有較為廣泛的應用。MAX186與TMS320F240的接口設計如圖2所示，流程為：

　?。?）設置F240的SPI口為工作狀態(tài)，并將串行時(shí)鐘信號SPICLK與MAX186的SCLK腳相連。

　?。?）由F240置MAX186的片選端為低。

　?。?）F240通過(guò)SPISOMI發(fā)送控制字初始化MAX186，并設置轉換模式，開(kāi)始數據轉換。

　?。?）數據轉換完成，MAX186通過(guò)SSTRB通知F240準備接收數據。

　?。?）F240通過(guò)SPISIMO在SCLK的上跳沿依次接收12位轉換結果。

　?。?）接收完畢，置MAX186片選端為高，等下一次轉換。

　　6 結束語(yǔ)

　　同步串行外圍接口SPI使得DSP可方便地與各種外圍設備進(jìn)行通信，從而使DSP在更多領(lǐng)域得到更廣泛的應用，相信DSP在未來(lái)必將踏入更多領(lǐng)域。