通過(guò)SPI接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)DSP與其它設(shè)備的通信
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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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各信領(lǐng)域。在很多工程開(kāi)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(gè)問(wèn)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(shuō)明。其中串口接收、發(fā)送時(shí)鐘和同步幀信號(hào)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(shuō)明
| 管腳說(shuō)明 | 說(shuō) 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(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，其接口包括以下四種信號(hào)：
（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(hào)（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(guò)提供移位時(shí)鐘和從使能信號(hào)來(lái)控制信息的流動(dòng)。從使能信號(hào)是一個(gè)可選的高低電平，它可以激活從設(shè)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)有專門的從使能信號(hào)的情況下，主從設(shè)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(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(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(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(gè)主設(shè)備時(shí)，傳送輸出信號(hào)(BDX)被用作SPI協(xié)議的MOSI信號(hào)，而接收輸入信號(hào)（BDR）則被用作MISO信號(hào)。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(gè)從設(shè)備時(shí)，BDX被用作MISO信號(hào)，BDR則被用作MOSI信號(hào)。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(shuō) 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(kāi)始于上升沿（無(wú)延遲） |
| 11 | 0 | 時(shí)鐘開(kāi)始于上升沿（有延遲） |
| 10 | 1 | 時(shí)鐘開(kāi)始于下降沿（無(wú)延遲） |
| 11 | 1 | 時(shí)鐘開(kāi)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(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(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(hào)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(hào)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(hào)的連接。
盡管CLKX信號(hào)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(dòng)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(lái)同步McBSP邏輯和外部主時(shí)鐘以及從使能信號(hào)。每次傳送時(shí)，McBSP一般在從使能信號(hào)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(shè)備必須維護(hù)使能信號(hào)，而在每次傳送完成后，則必須消除從使能信號(hào)。在兩次傳送之間，從使能信號(hào)不能一直保持為高電平。對(duì)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(méi)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(duì)每個(gè)包傳送，BFSX信號(hào)被激活 | SRGR2 |
| FSXP | 1 | 配置BFSX引腳為活動(dòng)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(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(cè)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(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(shù)據(jù)無(wú)延遲XDATDLY=00
offlset=0x000E;
PCR1=0x000; ；發(fā)送時(shí)鐘由外部時(shí)鐘驅(qū)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(jié)束語(yǔ)
串行SPI通信協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，很多場(chǎng)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(lái)提供，因此不用再專門去調(diào)試時(shí)鐘，這種方式在開(kāi)發(fā)中比較方便。
評(píng)論