通過SPI接口協(xié)議實現(xiàn)DSP與其它設備的通信 - 全文

　　1 引言

　　隨著信息技術革命的深入和計算機技術的飛速發(fā)展，DSP技術也正以極快的速度被應用到科技和國民經(jīng)濟的各信領域。在很多工程開發(fā)設計中，由于要求實現(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、更便捷的實現(xiàn)這些通信，已成為廣大DSP應用者首先要解決的一個問題。

　　本文根據(jù)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（即時鐘停止模式），從而實現(xiàn)DSP與其它單片處理器之間的通信設計方法同時給出了實現(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串口具有相當大的靈活性。表1給出了有關TMS320C5402的McBSP管腳說明。其中串口接收、發(fā)送時鐘和同步幀信號既可由外部設備提供，又可由內部時鐘發(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McBSP管腳說明

　　管腳說明說 明

　　DR數(shù)據(jù)輸入端

　　DX數(shù)據(jù)輸出端

　　CLKR接收數(shù)據(jù)位時鐘

　　CLKX發(fā)送數(shù)據(jù)位時鐘

　　FSR接收數(shù)據(jù)幀時鐘

　　FSX發(fā)送數(shù)據(jù)幀時鐘

　　CLKS外部提供的采樣率發(fā)生器時鐘源

　　3 SPI協(xié)議中的McBSP時鐘停止模式

　　SPI協(xié)議是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，其接口包括以下四種信號：

　?。?）串行數(shù)據(jù)輸入（也稱為主進從出，或MISO）;

　?。?）串行數(shù)據(jù)輸出（也稱為主出從進，或MOSI）;

　?。?）串行移位時鐘（也稱為SCK）;

　　（4）從使能信號（也稱為SS）。

　　圖1為設備的SPI接口示意圖。該接口在工作時，主設備通過提供移位時鐘和從使能信號來控制信息的流動。從使能信號是一個可選的高低電平，它可以激活從設備（在沒有時鐘提供的情況下）的串行輸入和輸出。在沒有專門的從使能信號的情況下，主從設備之間的通信則由移位時鐘的有無來決定，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，不能為多個。

　　TMS320C5402提供的時鐘停止模式可用于SPI協(xié)議通信，當McBSP被配置為時鐘停止模式時，發(fā)送器和接收器在內部是同步的，即可將發(fā)送數(shù)據(jù)幀時鐘（FSX）用作從使能（即SS），而將發(fā)送數(shù)據(jù)位時鐘（CLKX）用作SPI協(xié)議中SCK。由于收數(shù)據(jù)位時鐘（CLKR）和接收數(shù)據(jù)幀時鐘（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被配置為一個主設備時，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用作主設備時的SPI接口示意圖。

　　同樣地，當McBSP被配置為一個從設備時，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被用于時鐘停止模式時，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 時鐘停止模式配置

　　CLKSTPCLKXP說 明

　　0XX不可用時鐘停止模式。時鐘被激活用于非SPI模式

　　100時鐘開始于上升沿（無延遲）

　　110時鐘開始于上升沿（有延遲）

　　101時鐘開始于下降沿（無延遲）

　　111時鐘開始于下降沿（有延遲）

　　4 其它有關寄存器的配置

　　為了更好地掌握和了解McBSP作為SPI設備時的有關寄存器配置，現(xiàn)以McBSP作為SPI從設備來介紹有關McBSP的其它有關寄存器的配置，若McBSP做為SPI主設備，則相關配置正好相反。當McBSP作為SPI從設備時，主設備外部產生主時鐘。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鐘計時（CLKX）。同時，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SPI從設備，同時，采樣率發(fā)生器還應被設置為最大速率（CPU時鐘速率的一半）。另外，內部采樣率時鐘常被用來同步McBSP邏輯和外部主時鐘以及從使能信號。每次傳送時，McBSP一般在從使能信號的上升沿進行FSX輸入。也就是說，在每次傳送的開始，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(shù)據(jù)延遲參數(shù)必須設置為0，在這種運行模式中，設置值為1或2沒有定義。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

　　位 域值功能描述寄存器

　　CLKXM0配置BCLKX引腳為輸入PCR

　　CLKSM1由CPU時鐘產生的采樣率時鐘SRGR2

　　CLKGDV1為采樣率時鐘選擇2的劃分因素SRGR1

　　FSXM0配置BFSX引腳為輸入PCR

　　FSGM0對每個包傳送，BFSX信號被激活SRGR2

　　FSXP1配置BFSX引腳為活動低電平PCR

　　XDATDLY0為SPI從設備運行，必須為0XCR2

　　RDATDLY0為SPI從設備運行，必須為0RCR2

　　5 程序設計

　　下面是有關TMS320C5402器件的McBSP各個控制寄存器的配置，該配置程序筆者在實踐中已經(jīng)過測試，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)無延遲XDATDLY=00

　　offlset=0x000E;

　　PCR1=0x000; ;發(fā)送時鐘由外部時鐘驅動，CLKX為輸入腳CLKX=0，發(fā)送時鐘極性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

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