DSP-TMS320F2812-SPI接口

TMS320F2812TMS320F2812 SPISPI 接口接口 1212 电气电气 7 7 班班 825825 TMS320F2812 是 TI 公司推出的一款用于控制系统的高性能 多功能 高性 价比的 32 位定点 DSP 芯片 TMS320F2812 采用哈佛总线结构 具有密码保护机 制 可在一个周期内进行双 16 16 乘加和 32 32 乘加操作 从而兼顾控制和 快速运算的双重功能 芯片上集成了多种外设 尤其是 2 个事件管理器为电动 机以及功率变换控制提供了很大的便利 因此在控制系统中得到了很广泛的应 用 下面以 Microchip 公司的 EEPROM 25LC040 为例 介绍 TMS320F2812 的 SPI 接口设计 1 1 主要芯片简介 主要芯片简介 1 11 1 TMS320F2812TMS320F2812 SPISPI 模块模块 SPI 总线是一种同步串行外设接口 它可以使控制芯片以串行方式与各种外 围设备进行通信 该接口一般使用 4 条线 串行时钟线 SCK 主机输入 从机 输出数据线 MISO 主机输出 从机输入数据线 MOSI 和片选信号 STE TMS320F2812 的 SPI 模块有主从两种工作模式 可以通过寄存器来设置 其 数据长度可以配置为 1 16 位 具有 125 种可编程的波特率 通过时钟极性和 时钟相位可以将 SPI 模块配置成 4 种不同的时钟模式 有 16 级发送 接收 FIFO 并且具有延时发送的功能 可以通过中断或者查询的方式来完成数据的 发送和接收 SPI 模块有 8 个寄存器需要设置 用来控制 SPI 的操作 SPICCR SPICTL 用来配置 SPI 的工作状态 SPISTS 用来获取 SPI 的状态信息 包括 2 个接收状 态位和 1 个发送缓冲状态位 可以通过查询这些状态位来判断是否完成数据的 接收或者发送 SPIBRR 用来设置 SPI 的波特率 SPIRXBUF 和 SPITXBUF 分别用 来接收和发送数据 SPIDAT 装载 SPI 要发送的数据 SPIPRI 用来设置 SPI 中断 的优先级 1 21 2 EEPROMEEPROM 芯片芯片 25LC04025LC040 25LC040 是 SPI 接口的 4 Kb EEPROM 至少可以擦写 1 000 万次 数据至少 可以保存 200 年 可以满足大部分数据存储的要求 DSP 必须能通过相应的指 令实现对 25LC040 的访问 25LC040 的操作指令如表 1 所列 表 1 中 A8 是读 写开始地址的第 9 位 25LC040 是 512 8 位的 EEPROM 分成上下两页 每页 256 个字节 通过选择 A8 可以实现对不同页的操 作 1 2 11 2 1 读时序 读时序 当片选信号为低时 向 25LC040 传送 8 位的读指令 0000 A8011 紧接着 传送需要读取数据的低 8 位地址 当正确的读写指令和地址被识别后 EEPROM 中对应地址的数据将会由输出引脚顺次传出 若继续提供时钟信号 下一位地 址对应的数据也会依次读出 当片选信号为高时 读数据的操作将会被终止 其具体操作如图 1 所示 图中 CS 为片选信号 SCK 为时钟信号 SI 为输入引 脚信号 SO 为输出引脚信号 1 2 21 2 2 写时序 写时序 在对 25LC040 进行任何写操作之前 必须先执行 WREN 写使能 指令 写使 能指令的操作如图 2 所示 先使片选信号为低 然后传送写使能指令到 25LC040 中 指令传送完毕后 必须将片选信号设置为高以完成写使能操作 如果写指令传送结束后没有拉高片选信号 直接进行写操作 那么数据将不会 写入到存储阵列中 写使能操作完成后 片选信号应该被拉低以进行写操作 时序如图 3 所示 写指令 写入地址以及写入的数据会被依次传送到 25LC040 中 若要使数据正 确地写入到存储阵列中 片选信号应该在最后一个有效字节的 D0 位传送完毕后 被拉高 2 2 TMS320F2812TMS320F2812 的的 SPISPI 接口设计接口设计 TMS320F2812 与 25LC040 的硬件连接如图 4 所示 TMS320F2812 工作在主模 式 SPISIMO 为主模式下的数据输出接口 连接到 25LC040 的数据接收端口 SPISOMI 为主模式下的数据输入接口 连接到 25LC040 的数据发送端口 时钟 信号 SPICLK 和片选信号 SPISTE 均由 TMS320F2812 产生 写保护引脚 WP 直接接 高电平以确保 25LC040 总是可以被写入 2 12 1 SPISPI 模块的设置模块的设置 SPI 模块的波特率可由如下两种情况计算得出 SPIBRR 3 127 波特率的计算公式为 SPI 波特率 LSPCLK SPIBRR 1 SPIBRR 0 2 波特率的计算公式为 SPI 波特率 LSPCLK 4 LSPCLK 是 TMS320F2812 的低速外设时钟频率 SPIBRR 是 SPIBRR 寄存器的 值 将 LSPCLK 设置成 37 5 MHz 25LC040 的最大时钟频率为 2 MHz SPI 的波 特率应该小于 2 MHz 即 37 5 SPIBRR 1 2 SPIBRR 的取值范围为 SPIBRR 18 通信中将 SPISIMO SPISOMI 和 SPICLK 设置为基本功能 SPI 口 SPISTE 设 置为一般 I O 口 作为 25LC040 的片选信号 当主 从控制器进行数据交换时 SPISTE 配置成低电平 数据传输结束后再配置成高电平 TMS320F2812 的数据寄存器都是 16 位的 且接收和发送都是双缓冲的 而 25LC040 的地址和数据寄存器都是 8 位的 因此将 SPI 模块的数据长度设置成 8 位 发送缓冲寄存器 SPITXBUF 中的数据以左对齐的方式发送 先发送数据的 最高位 因此在发送数据前必须将等待发送的数据放在 SPITXBUF 的高 8 位 当 要对 25LC040 进行写使能操作时 写入 SPITXBUF 的数据应为 0 x0600 TMS320F2812 则是以右对齐的方式来接收数据的 8 位的数据被放在 SPITXBUF 的低 8 位上 SPI 模块有 4 种时钟模式 上升沿无延时模式 上升沿有延时模式 下降沿 无延时模式和下降沿有延时模式 25LC040 是在时钟的上升沿接收数据 下降 沿发送数据 所以 TMS320F2812 的 SPI 应该配置为上升沿发送数据 下降沿接 收数据 2 22 2 接收数据流程 接收数据流程 通过 SPI 读取数据比较简单 只需要依次传送读指令和待读数据的低位地 址 就可以在 SPISOMI 引脚上接收到 25LC040 中的数据 因为 TMS320F2812 为 主控制器 所以必须先发送一个无意义的数 才能够启动时钟 在 SPI 状态寄 存器 SPISTS 中有一个 SPI 中断标志位 SPIINT FLAG 该位是一个只读标志位 由硬件设置 当 SPI 已经完成数据发送或者接收 正在等待下一步的操作时 SPI 中断标志位被置 1 若使能 SPI 中断 将产生一个 SPI 中断请求 可以通过 查询 SPI 中断标志位来判断数据是否完成接收 若该标志为 1 已接收的数据 将被放入接收缓冲寄存器 SPIRXBUF 中 通过读 SPIRXBUF 寄存器即可得到需要 的数据 下面给出接收数据的子程序 其中 addr 为待读数据的低位地址 2 32 3 发送数据流程 发送数据流程 SPI 发送数据需要先完成写使能操作 然后依次传送写指令和低位地址 才 可以正确地进行数据写入 向 SPITXBUF 寄存器中写入待发的数据 SPI 时钟就 会自动启动 数据会由输出引脚顺次传出 数据传送完后 SPI 时钟自动停止 也可以通过查询 SPI 中断标志位来判断数据是否完成发送 若该标志位为 1 则可接着发送下一个数据 SPI 设置成主模式时 发送完一个数据 必须要空 读一下 SPIRXBUF 寄存器 以清除 SPI 中断标志位 由于在读取数据的过程中已 经包含读 SPIRXBUF 寄存器 因此在读取数据时不需要再空读 SPIRXBUF 寄存器 下面给出发送数据程序 其中 data 为待发送的数据 addr 为待发送数据将要 存放的地址 2 42 4 运行效率的提升 运行效率的提升 25LC040 要求在写操作之后有一定的写周期时间来存储数据 其间 TMS320F2812 对 25LC040 的所有访问会被忽略 每个器件都有规定的最坏情况 写周期时间 可以通过在再次访问 25LC040 之前插入不小于最坏情况写周期时 间的延时等待来确保遵守写周期时间 但是 25LC040 常常会在最大规定时间内 完成写周期 而此时 TMS320F2812 还在等待 会造成不必要的时间浪费 25LC040 内部有一个状态寄存器 其第 1 位为 WIP Write In