第15章 串行外設(shè)接口SPI

1、第15章 串行外設(shè)接口SPI手把手教你學(xué)DSP基于TMS320X281X北京航空航天大學(xué)出版社 作者：顧衛(wèi)鋼HELLODSP:專業(yè)的DSP開發(fā)工具和方案供應(yīng)商，可定制承接項(xiàng)目歡迎訪問： 聯(lián)系方式把手教你學(xué)DSP基于TMS320X281X北京航空航天大學(xué)出版社 作者：顧衛(wèi)鋼HELLODSP:專業(yè)的DSP開發(fā)工具和方案供應(yīng)商，可定制承接項(xiàng)目歡迎訪問： 聯(lián)系方式：1377660044215.1 SPI模塊的通用知識(shí)nSPI是Serial Peripheral Interface的縮寫，翻譯成中文就是串行外圍設(shè)備接口。 nSPI是一種高速的同步串行輸入輸出接口，允許116位的

2、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。 SPI和SCI的區(qū)別nSCI 串行通信接口 低速異步串行通信nSPI 串行外設(shè)接口 高速同步串行通信n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)一的口令下齊步前進(jìn)，整齊劃一。 n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。 SPI的總線系統(tǒng)nSPI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

3、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。CS線路名稱線路作用SCK串行時(shí)鐘線MISO主機(jī)輸入/從機(jī)輸出線MOSI主機(jī)輸出/從機(jī)輸入線低電平有效的從機(jī)選擇線SPI的環(huán)形總線結(jié)構(gòu)nSPI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。 SPIDAT數(shù)據(jù)傳輸示例15.2 F2812 SPI模塊的概述SPI模塊的特點(diǎn)n具有4個(gè)外部引腳 。n有兩種工作模式可以選擇：主工作模式和從工作模式。 n波特率：具有125種可編程的波特率。能夠使用的最大波特率

4、受到I/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。 SPI模塊的特點(diǎn)n單次發(fā)送的數(shù)據(jù)字的長(zhǎng)度為116位，可以通過寄存器設(shè)定。 n可選擇的四種脈沖時(shí)鐘配置方案 。n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。 n和SCI相同，發(fā)送和接收都能通過查詢或者中斷方式來實(shí)現(xiàn)。 SPI模塊的特點(diǎn)n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寄存器。值得注意的是，SPI所有的控制寄存器都是8位的，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。 nX281X的SPI也具有

5、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)。 n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。SPI的信號(hào)總結(jié)SPISTE信號(hào)名稱功能描述外部引腳SPISOMISPI從模式輸出/主模式輸入引腳SPISIMOSPI從模式輸入/主模式輸出引腳SPICLKSPI串行時(shí)鐘引腳SPI從模式發(fā)送使能引腳控制信號(hào)SPI時(shí)鐘速率LSPCLK中斷信號(hào)SPIINT/RXINT發(fā)送中斷/接收中斷(不使用FIFO情況下)SPITXINT發(fā)送中斷(使用FIFO情況下)SP

6、I模塊的結(jié)構(gòu)框圖SPI主從工作模式主機(jī)模式 問： 如何設(shè)置SPI成為主機(jī)，就像圖15-6中的處理器1？ 答：通過設(shè)置SPI工作控制寄存器SPICTL的MASTER/SLAVE位為1來使得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 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

7、由主機(jī)的SPIBBR寄存器來決定。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 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引腳來發(fā)送數(shù)據(jù)，而通過SPISOMI引腳輸入數(shù)據(jù)。如圖15-6所示，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 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

8、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n問：SPI從機(jī)的時(shí)鐘是由隨決定的？n答：前面已經(jīng)講到過，SPI系統(tǒng)通信的時(shí)鐘是由主機(jī)來決定的，也就說從機(jī)通過SPICLK引腳來接受主機(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n問：SPI從機(jī)的時(shí)鐘是由隨決定的？n答：前面已經(jīng)講到過，S

9、PI系統(tǒng)通信的時(shí)鐘是由主機(jī)來決定的，也就說從機(jī)通過SPICLK引腳來接受主機(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n問：從機(jī)的數(shù)據(jù)是如何接收和發(fā)送的呢？n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引腳來發(fā)送的，而通過SPISIMO引腳來接收的。當(dāng)從機(jī)接收到來自于主機(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)模式n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？n答：可以通過設(shè)置SPICTL寄存器的TALK位來禁止SPI的發(fā)送功能，編程語(yǔ)句為： SpiaRegs.SPICTL.bit.TALK=0。SPI數(shù)據(jù)格式nX281X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)116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)：n當(dāng)數(shù)據(jù)寫入SPITXBUF和SPIDAT寄存器時(shí)，必須左對(duì)齊；n當(dāng)數(shù)據(jù)從SPIRXBUF寄存器讀取時(shí)，必須右對(duì)齊；nSPIRXBUF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。S