串行外設(shè)接口SPI課件

1、X281x SPI模塊的概述SPI模塊的工作原理SPI模塊的寄存器SPI通信編程實(shí)例SPI模塊的通用知識(shí)15.1 SPI模塊的通用知識(shí)SPI是Serial Peripheral Interface的縮寫，翻譯成中文就是串行外圍設(shè)備接口。 SPI是一種高速的同步串行輸入輸出接口，允許116位的數(shù)據(jù)流在設(shè)備與設(shè)備之間進(jìn)行交換，通常用于DSP與外圍設(shè)備或者DSP與其他控制器之間進(jìn)行通信。 15.1 SPI模塊的通用知識(shí)SCI 串行通信接口：低速異步串行通信SPI 串行外設(shè)接口：高速同步串行通信同步通信時(shí)，通信雙方的設(shè)備必須擁有相同的時(shí)鐘脈沖，以相同的步調(diào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就像國(guó)慶閱兵時(shí)，隊(duì)伍中的官兵在統(tǒng)

2、一的口令下齊步前進(jìn)，整齊劃一。 異步通信時(shí)，通信雙方的設(shè)備可以擁有各自獨(dú)立的時(shí)鐘脈沖，可以獨(dú)自進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就像是兩個(gè)人在散步，可以各走各的。 SPISPI與與SCISCI的區(qū)別的區(qū)別15.1 SPI模塊的通用知識(shí)總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)SPI的總線系統(tǒng)可以直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，SPI接口一般使用四條線。當(dāng)然，并不是所有的SPI接口都是采用四線制的，有的SPI接口帶有中斷信號(hào)線INT，而有的SPI接口沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入線MOSI。在X281x中SPI接口采用的是四線制。15.1 SPI模塊的通用知識(shí)SCI 接口的通信原理很簡(jiǎn)單，它以主從方式進(jìn)行工作。片選信號(hào)的存在，使得允許在

3、同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。主從的工作方式主從的工作方式15.1 SPI模塊的通用知識(shí)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，其時(shí)序其實(shí)比較簡(jiǎn)單，主要是在時(shí)鐘脈沖SCK的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器SPIDAT進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI模塊的特點(diǎn)模塊的特點(diǎn)15.2 X281x SPI模塊的概述1、具有4個(gè)外部引腳。X281x采用的是四線制的SPI接口。15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI模塊的特點(diǎn)模塊的特點(diǎn)2、有兩種工作模式可以選擇：主工作模式和從工作模式。3、波特率：具有125種可編程的波特率。能夠使用的最大波特率受到I

4、/O緩沖器最大緩存速度的限制，這些緩沖器是使用在SPI引腳上的I/O緩沖器，而最高的波特率不能超過LSPCLK/4。 15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI模塊的特點(diǎn)模塊的特點(diǎn)4、單次發(fā)送的數(shù)據(jù)字的長(zhǎng)度為1-16位，可以通過寄存器設(shè)定。 5、可選擇的四種脈沖時(shí)鐘配置方案。6、接收和發(fā)送可以同步操作，也就是說可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。 同時(shí)，發(fā)送功能可以通過SPICTL控制寄存器的TALK位禁止或者使能。7、和SCI相同，發(fā)送和接收都能通過查詢或者中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI模塊的特點(diǎn)模塊的特點(diǎn)8、具有6個(gè)控制寄存器、3個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和3個(gè)FIFO寄存

5、器。值得注意的是，SPI所有的控制寄存器都是8位的，而所有的數(shù)據(jù)寄存器和FIFO寄存器均為16位，當(dāng)寄存器被訪問時(shí)，數(shù)據(jù)位于低8位，而高8位為0，因此把數(shù)據(jù)寫入SPI這6個(gè)控制寄存器的高8位是無(wú)效的。 9、X281x的SPI也具有2個(gè)16級(jí)的FIFO，一個(gè)用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)。 15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI模塊的特點(diǎn)模塊的特點(diǎn)10、在標(biāo)準(zhǔn)的SPI模式(非FIFO模式)下，發(fā)送中斷和接收中斷都使用SPIINT/RXINT。在FIFO模式中，接收中斷使用SPIINT/RXINT，而發(fā)送中斷使用的是SPITXINT。15.2 X281x SPI模塊的概述SPISPI的

6、信號(hào)總結(jié)的信號(hào)總結(jié)15.3 SPI模塊的工作原理SPISPI主從工作方式主從工作方式15.3 SPI模塊的工作原理主機(jī)模式主機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理1、問： 如何設(shè)置SPI成為主機(jī)？ 答：通過設(shè)置SPI工作控制寄存器SPICTL的MASTER/SLAVE位為1來(lái)使得SPI工作于主機(jī)模式。編程的語(yǔ)句為： SpiaRegs.SPICTL.bit.MASTER_SLAVE=1 主機(jī)模式主機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理2、問：整個(gè)SPI的通信網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘和波特率是由主機(jī)來(lái)提供的嗎？ 答：是的。從字面上理解，主機(jī)就是在系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位的設(shè)備，關(guān)乎到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。主機(jī)通過SPICLK引

7、腳為整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)。由于每經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘脈沖，SPI就完成一位數(shù)據(jù)的發(fā)送，因此時(shí)鐘脈沖的頻率就是通常所說的波特率，其值由主機(jī)的SPIBBR寄存器來(lái)決定。通過對(duì)SPIBBR寄存器的編程，SPI能夠?qū)崿F(xiàn)125種不同的波特率，最大波特率為L(zhǎng)SPCLK/4。主機(jī)模式主機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理3、問：主機(jī)的數(shù)據(jù)是如何發(fā)送和接收的呢？ 答：主機(jī)通過SPISIMO引腳來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，而通過SPISOMI引腳輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)寫到移位寄存器SPIDAT或者寫到串行發(fā)送緩沖器SPITXBUF的時(shí)候，就會(huì)啟動(dòng)SPISIMO引腳開始發(fā)送數(shù)據(jù)，首先發(fā)送的是SPIDAT的最高位，接著將剩余的數(shù)據(jù)左移1

8、位，然后將接收到得數(shù)據(jù)通過SPISOMI引腳移入SPIDAT的最低有效位。 主機(jī)模式主機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理4、問：在數(shù)據(jù)傳輸過程和傳輸完成兩種狀態(tài)時(shí)，主機(jī)的SPISTE引腳有何變化？ 答：從前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，引腳SPISTE是從機(jī)使能信號(hào)，這是一個(gè)低電平有效的信號(hào)，也就是說當(dāng)主機(jī)需要給從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，引腳SPISTE就被置為低電平，當(dāng)主機(jī)發(fā)送完需要發(fā)送的數(shù)據(jù)后，引腳SPISTE重新被置為高電平。片選信號(hào)的存在使得系統(tǒng)能夠同時(shí)擁有多個(gè)從機(jī)，但是在同一時(shí)刻，只能有一個(gè)從機(jī)起作用。從機(jī)模式從機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理1、問：SPI從機(jī)的時(shí)鐘是由誰(shuí)決定的？ 答：前面已經(jīng)

9、講到過，SPI系統(tǒng)通信的時(shí)鐘是由主機(jī)來(lái)決定的，也就說從機(jī)通過SPICLK引腳來(lái)接受主機(jī)提供的串行移位時(shí)鐘。從機(jī)SPICLK引腳的輸入頻率應(yīng)不大于LSPCLK/4。從機(jī)模式從機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理2、問：從機(jī)的數(shù)據(jù)是如何接收和發(fā)送的呢？ 答：這個(gè)和主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制其實(shí)是類似的，首先，從機(jī)數(shù)據(jù)是通過SPISOMI引腳來(lái)發(fā)送的，而通過SPISIMO引腳來(lái)接收的。當(dāng)從機(jī)接收到來(lái)自于主機(jī)脈沖信號(hào)的邊沿時(shí)，就可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收了。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入SPIDAT或者SPITXBUF后，SPIDAT就開始將數(shù)據(jù)的最高位移出，同時(shí)左移剩下的數(shù)據(jù)，然后將接收到的數(shù)據(jù)移入SPIDAT的最低位。 從機(jī)模

10、式從機(jī)模式15.3 SPI模塊的工作原理3、問：由于從機(jī)通常是接收功能用的比較多，那如何禁止SPI的發(fā)送功能？ 答：可以通過設(shè)置SPICTL寄存器的TALK位來(lái)禁止SPI的發(fā)送功能，編程語(yǔ)句為： SpiaRegs.SPICTL.bit.TALK=0特別提醒：千萬(wàn)不要在通信期間更改特別提醒：千萬(wàn)不要在通信期間更改SPISPI的配置！的配置！SPISPI數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式15.3 SPI模塊的工作原理 X281x的SPI通過對(duì)配置控制寄存器SPICCR的第3位至第0位的選擇，可以實(shí)現(xiàn)1-16位數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)少于16位時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：1、當(dāng)數(shù)據(jù)寫入SPITXBUF和SPIDAT寄存

11、器時(shí)，必須左對(duì)齊；2、當(dāng)數(shù)據(jù)從SPIRXBUF寄存器讀取時(shí)，必須右對(duì)齊；3、SPIRXBUF寄存器中存放的是最新接收到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用右對(duì)齊方式，再加上前面移位到左邊后留下的位。SPISPI數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式15.3 SPI模塊的工作原理SPISPI波特率波特率15.3 SPI模塊的工作原理 SPI通過對(duì)寄存器SPIBRR的配置，可以實(shí)現(xiàn)125種不同的波特率，計(jì)算公式如下：當(dāng)SPIBRR=0，1，2時(shí)：當(dāng)SPIBRR=3-127時(shí)：LSPCLKSPIBaudRate4LSPCLKSPIBaudRateSPIBRR1SPISPI波特率波特率15.3 SPI模塊的工作原理SPISPI波特率波特率15

12、.3 SPI模塊的工作原理 SPI時(shí)鐘配置方案是指SPI在時(shí)鐘脈沖的什么時(shí)刻去發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。SPICCR寄存器的CLOCK POLARITY位和工作控制寄存器SPICTL的CLOCK PHASE位決定了SPI的時(shí)鐘特性， CLOCK POLARITY決定了時(shí)鐘的極性，而CLOCK PHASE決定了時(shí)鐘的相位。兩個(gè)參數(shù)不同取值的組合可以構(gòu)成4種不同的時(shí)鐘方案SPISPI時(shí)鐘配置時(shí)鐘配置15.3 SPI模塊的工作原理SPISPI的的FIFOFIFO隊(duì)列隊(duì)列15.3 SPI模塊的工作原理 X281x的SPI有16級(jí)深度的發(fā)送FIFO和接收FIFO。當(dāng)DSP復(fù)位時(shí)，SPI工作在標(biāo)準(zhǔn)SPI模式下，F(xiàn)

13、IFO功能被禁止。通過將SPIFFTX寄存器中的SPIFFEN位置位來(lái)啟動(dòng)SPI的FIFO功能，其功能通過三個(gè)寄存器來(lái)設(shè)置，分別是：發(fā)送寄存器SPIFFTX、接收寄存器SPIFFRX、控制寄存器SPIFCT。 SPI具有1個(gè)16X16位的發(fā)送緩沖器和1個(gè)16X16的接收緩沖器，標(biāo)準(zhǔn)SPI模式下的發(fā)送緩沖器SPITXBUF將作為發(fā)送FIFO和移位寄存器SPIDAT之間的一個(gè)發(fā)送緩沖器。當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)從移位寄存器SPIDAT移出后，SPITXBUF將重新從FIFO裝載數(shù)據(jù)SPISPI的中斷的中斷15.3 SPI模塊的工作原理 工作于標(biāo)準(zhǔn)SPI模式下，能夠產(chǎn)生接收溢出中斷RX_OVRN INT和發(fā)送

14、或接收操作的中斷SPIINT，這兩個(gè)中斷共用中斷線SPIRXINT。 工作于FIFO模式下，能夠產(chǎn)生接收中斷SPIRXINT和發(fā)送中斷SPITXINT。SPISPI的中斷的中斷15.3 SPI模塊的工作原理 SPI模塊具有6個(gè)控制寄存器、3個(gè)數(shù)據(jù)寄存器、3個(gè)FIFO寄存器。15.4 SPI模塊的寄存器SPICCRSPICCR配置控制寄存器配置控制寄存器15.4 SPI模塊的寄存器SPICTLSPICTL工作控制寄存器工作控制寄存器15.4 SPI模塊的寄存器SPISTSSPISTS狀態(tài)控制寄存器狀態(tài)控制寄存器15.4 SPI模塊的寄存器SPIBRRSPIBRR波特率寄存器波特率寄存器15.4

15、SPI模塊的寄存器SPIRXEMUSPIRXEMU仿真緩沖寄存器仿真緩沖寄存器15.4 SPI模塊的寄存器SPIRXBUFSPIRXBUF串行接收緩沖寄存器串行接收緩沖寄存器SPITXBUFSPITXBUF串行發(fā)送緩沖寄存器串行發(fā)送緩沖寄存器15.4 SPI模塊的寄存器SPIDATSPIDAT串行數(shù)據(jù)寄存器串行數(shù)據(jù)寄存器FIFOFIFO發(fā)送寄存器發(fā)送寄存器SPIFFTXSPIFFTX15.4 SPI模塊的寄存器FIFOFIFO接收寄存器接收寄存器SPIFFRXSPIFFRX15.4 SPI模塊的寄存器FIFOFIFO控制寄存器控制寄存器SPIFFCTSPIFFCT15.4 SPI模塊的寄存器S

16、PIPRISPIPRI優(yōu)先權(quán)控制器優(yōu)先權(quán)控制器15.4 SPI模塊的寄存器15.5 SPI通信編程實(shí)例SPISPI點(diǎn)亮點(diǎn)亮LEDLED數(shù)碼管數(shù)碼管 X281x的SPI接口和移位器74HC595之間進(jìn)行通信，然后點(diǎn)亮8位LRD數(shù)碼管，使得數(shù)碼管從0-F循環(huán)顯示。74HC595是一個(gè)8位串行輸入、并行輸出的移位寄存器。這里選用的數(shù)碼管為L(zhǎng)G3611BH共陽(yáng)極數(shù)碼管。15.5 SPI通信編程實(shí)例SPISPI點(diǎn)亮點(diǎn)亮LEDLED數(shù)碼管數(shù)碼管 程序的整體思路：1、初始化系統(tǒng)，為系統(tǒng)分配時(shí)鐘，處理看門狗電路等；2、初始化GPIO，將SPI的引腳SPISIMO和SPISCLK設(shè)定為功能引腳，將SPISTE設(shè)為I/O，方便更改電平，實(shí)現(xiàn)片選；3、初始化SPI模塊，設(shè)定通信數(shù)據(jù)格式、波特率、時(shí)鐘方案等，并配置相關(guān)的寄存器；4、在主函數(shù)采用查詢的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)前開通片選信號(hào)，將74HC595選中，發(fā)送數(shù)據(jù)完成后再關(guān)閉片選信號(hào)。15.5 SPI通