基于MCU的室外移動(dòng)機器人組合導航定位系統

　　2.5 SPI轉UART電路

　　由于MSP430F149的片上UART資源都被IMU器件和GNSS接收機占用，因此需要擴充一個(gè)UART接口才能滿(mǎn)足定位系統與PC機間的通信。為此將MSP430F149上的GPIO模擬SPI，再通過(guò)MAX3111E芯片轉成UART接口。

　　MAX3111E是MAXIM公司推出的全功能收發(fā)器，內部包含UART和RS232電平轉換兩個(gè)獨立的部分。UART部分包括兼容于SPI的串行接口、可編程波特率發(fā)生器、發(fā)送移位寄存器、接收移位寄存器、8字長(cháng)的FIFO以及4種可屏蔽中斷發(fā)生器;RS232部分包括電泵電容、硬件關(guān)斷(SHDN管腳)，具有±15kV靜電保護作用。它可以選擇1.8432MHz或3.6864MHz兩種晶振作為外部晶振，芯片能夠工作在300bps～230kbps波特率，本文使用的是3.6864MHz晶振。MAX3111E與MSP430F149連接電路如圖5.

　　圖5 SPI轉UART電路

　　MAX3111E的控制命令分為寫(xiě)配置命令、讀配置命令、寫(xiě)數據命令以及讀數據命令四種。本文寫(xiě)入芯片的配置命令是0xE809，8bit數據長(cháng)度、使能FIFO、發(fā)送中斷使能、波特率38400bps.數據的寫(xiě)入需要在每個(gè)字節前面加上0x81，例如若要發(fā)送字節0x55，則需要從DIN端移位輸入0x8155.

　　下面是連續發(fā)送n個(gè)字節的C語(yǔ)言代碼：

　　SPI_WRITE_16BIT(0xE809);//寫(xiě)配置命令

　　delay_ms(10);//延時(shí)10ms

　　SPI_WRITE_16BIT(0x8100+DATA1);//發(fā)送第1個(gè)數據DATA1

　　delay_ns(250);//延時(shí)250ns

　　SPI_WRITE_16BIT(0x8100+DATA2);//發(fā)送第2個(gè)數據DATA2

　　……

　　delay_ns(250);//延時(shí)250ns

　　SPI_WRITE_16BIT(0x8100+DATAn);//發(fā)送第n個(gè)數據DATAn

　　使用MAX3111E時(shí)需要注意：

　　1、片選信號CS的下降沿到時(shí)鐘SCLK信號的第一個(gè)上升沿至少要有100ns的時(shí)間延遲;

　　2、芯片判定片選信號CS失效時(shí)，需要CS管腳保持高電平的時(shí)間至少為200ns.因此當需要連續發(fā)送數據時(shí)，兩個(gè)寫(xiě)數據命令之間至少需要200ns，建議間隔250ns;

　　3、寫(xiě)配置命令需要晶振工作穩定，因此可以在寫(xiě)配置命令后再讀配置，直到寫(xiě)入和讀出的配置數據相應位相同時(shí)才保證芯片按需求配置完畢。

　　3軟件設計

　　3.1 GPIO模擬SPI實(shí)現方法

　　使用GPIO模擬SPI，對選定的IO口進(jìn)行時(shí)序上的電平操作，模擬出SPI時(shí)序。本文將SPI的電平操作采用宏定義的方式，可參考表3中的源代碼。

　　程序按照SPI邏輯關(guān)系使用上述的宏定義，可以在選定的IO端口產(chǎn)生SPI信號，并且可以靈活的控制每個(gè)CS有效期間的時(shí)鐘數。使用GPIO模擬的SPI具有操作直觀(guān)、靈活可變等優(yōu)點(diǎn)。相比較模擬得到的SPI，控制器上自帶的SPI接口基本不占用控制器資源，發(fā)送和接收的移位、時(shí)鐘信號的產(chǎn)生都交由內部SPI模塊處理。而GPIO模擬的SPI需要控制器不斷對IO進(jìn)行操作，因此會(huì )占用控制器處理時(shí)間。時(shí)鐘信號也因對電平操作消耗機器周期，導致時(shí)鐘信號速度有限。