DSP――MAX548A與TMS320LF2407的SPI通信系統(tǒng)設(shè)計精

1、湖南科技大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院DSP原理及應(yīng)用目：MAX548A與TMS320LF2407的SPI通信系統(tǒng)設(shè)計自動化級:名:口號:指導(dǎo)教師：謝道文2015年5月19日摘要TI公司的TMS320LF240理 DSP微控制器內(nèi)嵌的同步串行口（ SPI）支持CPU與其它使用標準格式的同步外設(shè)之間的數(shù)字通訊，通過 MAX548可以方便地進行DSP之間或與PC機之間的同步通信。串行外設(shè)接口（ SPI）是一個高速同步串行輸入/輸出（I/O ）端口，常用于 DSP控制器和外部器件或其它控制器間的通訊。本設(shè)計正是通過TMS320LF2407所帶有的SPI模塊進行DSP的數(shù)據(jù)傳輸通信。此實例電路結(jié)構(gòu)簡單易懂，

2、非常適合剛接觸 DSP的初學(xué)者使用，具有很好的參考價值。本設(shè)計還介紹了 MAX548A勺基本工作原理及其功能,設(shè)計了其與TMS320LF2407勺同步串行外設(shè)接口（SPI的通信方案，給出了系統(tǒng)的硬件接口和軟件設(shè)計.關(guān)鍵詞：MAX548A;TMS320LF2407;SPI目錄第一章MAX548A的介紹41.0 MAX548A的簡介 41.1 MAX548A的特點 41.2 MAX548A的外部特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)41.3匚作原理及操作方式6第二章 MAX548A 與 TMS320LF2407 的 SPI 接口應(yīng)用 82.0 SPI接口的主要特點82.1硬件電路82.2軟件設(shè)計9第三章結(jié)論10第四章參考

3、資料10第一章MAX548A勺介紹1.0 MAX548A 的簡介MAX548A是美信公司生產(chǎn)的高速串行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其最高轉(zhuǎn)換速度可達10MHz,可用于需要高速模擬量輸出的場合，兼容SPl,QSPI,MI2CROWIRE接口標準，將其與TMS320LF2407所帶的串行外設(shè)接口 (SPI進行連接，利用DSP的高速及可編程特性， 實現(xiàn)高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換，與實現(xiàn)同樣功能的并行數(shù)模轉(zhuǎn)換相比，可以減少系統(tǒng)的硬件開銷，減小系統(tǒng)體積.本文以TMS320LF2407和MAX548A的連接為例，介紹了 SPI與D/A芯片的通信 設(shè)計方法。1.1 MAX548A 的特點MAX548A是8位電壓型2路低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯

4、片,3線輸入，兼容SPl,QSPI,MICROWIRE接口標準.它具有如下特點：(1寬電壓范圍：工作電壓從+2.5V到+5.5V;(2低功耗：每個D/A通道在VDD=+2.5V時典型工作電流為 75卩A;(3具有睡眠模式，內(nèi)部R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)從電源斷開，參考輸入電流減小到 1卩A;(4靈活的工作方式：允許每個D/A通道單獨斷開，輸入寄存器和DAC寄存器可以單獨更新，也可以同時更新;(5上電復(fù)位，清所有寄存器為零； (610MHz時鐘頻率，三線串輸入，滿足SPI/QSPI,MICROWIRE接口標準;1.2 MAX548A的外部特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)i .1!'1llLrLlJ10N NGiLh

5、llhDIP/uMAX外部引腳如圖1所示:其引腳功能見表1：表I引円功能Tab 1 Pinnf TunfTinnIII<；D地r<)1 TADAC-L祚片選5亂人低電平時允許剃徴據(jù) 時神頻華移入輸人野仔器程 奇鏈具上升沿籾療4Dl串行計搖軻人課 教據(jù)在5CL K的上 升桔移人m位賺人*細番存器5S<T K串行M種輸fl.LD*W DMil叭怖器在變離乙右. 如舉狀控制字塢程苴T降沿更新 D丸彌器瑋用時接DDOl TQDA< D Iff出VDD正電瀝電壓其內(nèi)部由輸入移位寄存器及控制邏輯、2個DAC輸入寄存器、2個DAC寄存器、2個R-2R梯形解碼電阻網(wǎng)絡(luò)組成. 輸入移位寄

6、存器及控制邏輯的功能是接受串行輸入的2進制其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示:數(shù),并實現(xiàn)DAC輸入寄存器、DAC寄存器數(shù)據(jù)的加載及更新： 可以同時控制 2個D/A通道，也可以對每個通道單獨進行控制 . 每個通道的8位數(shù)字量經(jīng)過 DAC輸入寄存器、DAC寄存器 兩級緩沖，直接到R-2R梯形解碼電阻網(wǎng)絡(luò)解碼輸出模擬量，因 此MAX548A 可工作于雙緩沖輸入方式，但輸出無緩沖，換句話 說，數(shù)模轉(zhuǎn)換在正常模式下，只要更新DAC寄存器的內(nèi)容，輸出 模擬量就會隨之改變.在睡眠模式下，內(nèi)部R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)從電源斷開，因此此時模擬量無法輸出，但這并不影響對 DAC輸入 寄存器、DAC寄存器的操作。1.3工作原理及操作方式

7、DWGl!d乜11： in:j- -必 1L&3 D' D- D- DC P. QIti tB? LS '和實亞.竊理蛙 r： *上WK JB克口耐m Ttj： WhIKH乂咖 護T両二*4曲IR範SitTlW(iC*F¥B' "itsD5乍昭TJ i t-lj? - i-f：r對DAC輸入寄存器、DAC寄存器的控制，包括如對 A、B通 道的尋址（即確定相應(yīng)操作通道的相應(yīng)寄 存器、相應(yīng)寄存器值的更新、工作于正常模式或是睡眠模式 等,是通過輸入移位寄存器的內(nèi)容來完成的，它是16位的二進制數(shù)，包含8位控制位,8位數(shù)據(jù)位，其格式及各位的功能如表2所

8、示：圖3是MAX548I勺工作時序圖:It 時+hVJ和-ZDmmoQocoDoaaoooDzLiAl >a n a IL it* H H H H H M J在CS為低時,輸入移位寄存器在串行時鐘 SCLK的上升沿接受從DIN輸入的串行數(shù)據(jù).其中UB1首先移入，D0最后移入.傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是16位的字,也可以是2 個字節(jié)（之間有停頓,當16位數(shù)據(jù)輸入移位寄存器后,CS的上升沿對DAC編程,可同 時或單獨的加載輸入寄存器而不更新 DAC寄存器,這樣可以允許每個DAC寄存器用不同的數(shù)值同時更新丄DAC獨立于CS,可用于不同時更新DAC寄存器的值的情況,當C1=1,可設(shè)置1個或2個DAC寄存器

9、在LDAC的下降沿或是CS上升沿更新。1 bitU 1. A.L L? I LT>I 41*1IlE帕 IVt、.tiI* h >1OMR: irg rw：*TT-.FHHidonsi ； 麗« f* -苒11 j1.5mnet i 1t ftLTumn:g 秤 I1I|ii ：小根據(jù)不同控制位的取值不同，可以分別形成不同的指令，表3列出了部分指令，其他指令可依控制位的不同類推。第二章 MAX548Ar TMS320LF2407勺 SPI 接口應(yīng)用2.0 SPI接口的主要特點TMS320LF2407是 DSP控制器24X系列產(chǎn)品之一,它具有處理速度快,外設(shè)集成度高等優(yōu)點，

10、為多種用途的產(chǎn)品提供了經(jīng)濟的可編程方案，其同步串行外設(shè)接口主要特點有:(14 個輸入輸出口 ,即 SPISIMO,SPISOMI,SPISTE'SPICLK;(2主動和從動2種工作方式;(3125種可編程的波特率;(4發(fā)送和接收可同時操作；(5發(fā)送和接收可采用中斷或查詢方式來完成；(6116個數(shù)據(jù)位.與接收和發(fā)送有關(guān)的主要寄存器包括串行外設(shè)接口配置控制寄存器（SPICCR串行外設(shè)接口操作控制寄存器（SPICTL、串行外設(shè)接口狀態(tài)寄存器（SPISTS串行外 設(shè)接口波特率寄存器（SPISTS、串行外設(shè)接口串行接收緩沖寄存器（SPIRXBUF串行 外設(shè)接口串行發(fā)送緩沖寄存器（SPITXBUF

11、串行外設(shè)接口串行數(shù)據(jù)寄存器（SP2IDAT.發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時的操作方式和過程與這些寄存器有關(guān)。2.1硬件電路利用TMS320LF2407的SPI接口與MAX548A構(gòu)成DAC電路如圖4所示.圖中SPI 工作在主動工作方式.MAX548A的DIN接到SPI的SPISIM0,由于DIN在SCLK的上升沿接收數(shù)據(jù)，因此程序中必須通過設(shè)定SPICCR,使SPI在上升沿輸出數(shù)據(jù);MAX548A的SCLK接到SPI的SPICLK,SPICLK的頻率可通過軟件編程得到，由 于SCLK的最高頻率可達10MHz,這里利用設(shè)定 SPIBRR來設(shè)定SPICLK頻率為 10MHz;MAX548A 的CS接到SPI的S

12、PISTE,通過主動工作方式下，啟動數(shù)據(jù)輸出使 之輸出為低完成對MAX548A的片選.因此，該DAC電路基本工作過程為：在主動工 作方式下，啟動數(shù)據(jù)傳輸時,SPISTE（CS變低,16位數(shù)據(jù)以SPICLK（SCLK頻率輸入MAX548A的輸入移位寄存器,當16位數(shù)據(jù)傳輸完成后，一次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束,SPI STE（CS變高,在 SP ISTE（CS的上升沿，執(zhí)行 MAX548A 的指令,完成對MAX548A內(nèi)部寄存器的操作及控制，如此循環(huán)，完成全部數(shù)字量的轉(zhuǎn)換.由于MAX548有上電復(fù)位清零功能，因此常規(guī)的DAC電路的初始化（送模擬量0清所有寄存器這里并不需要。MIME沁IKvn»OUI

13、APlLl!'!?SC QAtniN“MV2.2軟件設(shè)計假設(shè)系統(tǒng)初始化時已設(shè)定系統(tǒng)時鐘頻率為 40MHz,而SPICLK頻率為10MHz, 因此,這里取SPIBRR=0;另外，在初始化時，需通過設(shè)定 MCRB,設(shè)定通用引腳為 SPI 功能引腳；通過SPICCR設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸時刻和數(shù)據(jù)長度，等.下面是通過MAX548A的 A 口輸出正弦波形的程序序：,包含對SPI各個控制寄存器的配置及正弦波的產(chǎn)生程#in clude“register.h” #include “ math.h ” #include “ stdio.h ” intvout;/*系統(tǒng)初始化子程序*intin itial(asm

14、( “setcINTM ”屏蔽中斷 WSGR=0X00;/禁止所有的等待狀態(tài)asm( “ CLRCSX”;asm( “ CLRCOVM;asm( “ CLRCCN” ;/B0被配置為數(shù)據(jù)空間3SCSR1=0X00FE;3WDCR=0X0E8;/不使用看門狗/*SPI塊初始化及波形產(chǎn)*mainin tAi nitial(;MCRB=0X003C;/設(shè)置通用引腳為SPI功能的引腳SPICCR&=0X000F;/16位數(shù)據(jù)長度，上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)SPICTL=0X0006;/使能主動模式，允許發(fā)送 SPIBRR=0X0000;SPICCR|=0X0080;/使SPI退出復(fù)位狀態(tài)SPI TXBUF

15、=0X0B80;while(S PISTS&0X40=0X00A=S PI TXBUF;voidS PIADCSIN(un sig nedi ntV0=0X0B80;u nsig nedi ntTE MPin ti ;n ext: i=0; *while(i<=360角度最大為 360°*vout=V0+1283sin(3.141593i/180; / 計算每 10°勺正弦值SP ITXBUF=voutSPI TXBUF=0X0B80;while(S PISTS&0X40=0X00TEMP=SPI TXBUF;i=i+2; /角度 +2got on ext; /重復(fù)輸出正弦波第三章結(jié)論本文利用雙通道 8位串行D/A芯片 MAX548A,設(shè)計其與 TMS320LF2407 的SPI接口電路，結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，節(jié)省電路板空間，并能節(jié)約成本，具有較高 的實用價值。第四章參考資料1 Texas Instruments Corporation.TMS320C20XUs