DSP课件第九章串行外设接口(SPI).ppt

1、第九章 串行外设接口模块Serial Peripheral Interface（SPI）,2,9.1 概述,SPI模块是一个高速、同步串行I/O口。允许串行位流（116位）移入或移出器件。 SPI用于和外设之间的通信。 典型的应用:移位寄存器、显示驱动器、ADC以及日历时钟等I/O器件的扩展。 支持多处理器通信。,返回,3,SPI模块的特性包括： 4个外部引脚： SPISOMI：SPI从机输出/主机输入引脚； （SPI slave-output/master-input pin） SPISIMO：SPI从机输入/主机输出引脚； （SPI slave-input/master-output pi

2、n） ：SPI从机选通使能引脚; （ SPI slave transmit-enable pin） SPICLK：SPI串行时钟引脚。 （SPI serial-clock pin）,9.1 概述,4,两种工作方式：主机、从机。 波特率：125种可编程。 数据字长：116个数据位。 4种时钟方案： （1）无延时的下降沿 （2）有延时的下降沿 （3）无延时的上升沿 （4）有延时的上升沿 同时接收和发送操作（发送功能可软件禁止） 发送和接收操作可通过中断或查询方法来完成。,9.1 概述,5,接口结构框图（从机方式）,6,9.2 串行外设接口操作,串行外设接口的操作包括：操作方式、中断、数据格式、时钟

3、源和初始化。 9.2.1 操作介绍 两机之间的连接。 主机输出SPICLK信号启动数据传送。主机和从机数据在SPICLK的一个边沿移出，在另一个边沿锁存。,返回,7,图9.2 SPI主机/从机的连接,8,MASTER/SLAVE：选择工作方式和SPICLK时钟来源。 1.主机方式 SPICLK引脚提供串行通信时钟。数据从SIMO引脚输出在SOMI引脚输入。 波特率寄存器（SPIBRR）决定发送和接收的位数率。 向SPIDAT或SPITXBUF写入数据时就启动了SPISIMO引脚上的数据发送，先发送最高位。同时，接收数据通过SPISOMI引脚移入SPIDAT的最低位。选定数量位发送结束，则整个数

4、据发送完毕。收到的数据传送到SPIRXBUF，右对齐供CPU读取。,9.2.2 的主机和从机方式,9,指定数量的数据位通过SPIDAT移位后，发生下列事件： SPIDAT中的内容传送到SPIRXBUF中； SPI INT FLAG位置位； 如果SPITXBUF中有有效数据（TXBUF FULL标志位指示），则这个数据被传送到SPIDAT中并被发送，全部数据移出SPIDAT后，SPICLK时钟停止； 如果SPI INT ENA使能，将产生中断。,9.2.2 的主机和从机方式,10,数据从SPISOMI引脚移出, SPISIMO引脚移入,SPICLK引脚输入串行时钟。 发送数据:当主机SPICLK

5、边沿合适时，从机中SPIDAT数据移出。全部数据移出后，SPITXBUF数据传送到SPIDAT中。 接收数据:来自主机的SPICLK信号，将SPISIMO引脚上的数据移入到SPIDAT。如果从机同时发送数据，则在SPICLK信号开始之前把数据写入到SPITXBUF或SPIDAT中。 TALK(SPICTL.1)位清0时，数据传送禁止，从控制器输出引脚（SPISOMI)被置成高阻态。 同一个SPI上可有多个从机，但是任一时刻只能有一个从机起作用。,2.从机方式,9.2.2 的主机和从机方式,11,9.2.3 串行外设接口中断,五个控制位与中断相关： 中断使能位SPI INT ENA(SPICTL

6、.0); 中断标志位SPI INT FLAG(SPISTS.6); 完整数据被移入或移出SPIDAT后， SPI INT FLAG置位，产生中断请求。以下情况之一发生时被清除： 读取SPIRXBUF 软件清除SPI SW RESET位(SPICCR.7)； 系统复位。 越限中断使能位OVERRUN INT ENA(SPICTL.4); 越限中断标志位RECEIVE OVERRUN INT FLAG(SPISTS.7); 表明缓冲器接收一个新数据,之前接收的数据已被覆盖。 该位可用以下三种操作清除： 写1到该位 软件清除SPI SW RESET位(SPICCR.7)； 系统复位。 中断优先级选择

7、位SPI PRIORITY(SPIPRI.6).,12,9.2.4 数据格式,SPICCR.30(SPI Configuration Control Register)确定数据位数（116位），少于16位数据情况： 写入SPIDAT或SPITXBUF数据须左对齐。 读出SPIRXBUF数据须右对齐。 SPIRXBUF存放最新接收的数据位（右对齐），再加上以前遗留位。 例：发送字符长度为1，且SPIDAT当前值为737Bh.在主机方式下，SPIDAT和SPIRXBUF数据发送前,后的数据格式如下：,13,9.2.4 数据格式,14,9.2.5 波特率设置和时钟方式,SPI支持125种不同的波特率

8、和4种不同的时钟方式。 1.波特率的计算 对于SPIBRR=3127时 SPI波特率SYSCLK/(SPIBRR+1) SPIBRR=(SYSCLK/SPI波特率）1 对于SPIBRR=0,1或2时 SPI波特率SYSCLK/4,15,2、SPI时钟方式 时钟极性位CLOCK POLARITY(SPICCR.6)选择有效沿；时钟相位位COLCK PHASE（SPICTL.3）选择时钟1/2周期延时。 四种时钟方式： 无延时下降沿：SPICLK信号下降沿建立数据，上升沿采集数据。 有延时下降沿：SPICLK信号下降沿之前的半个周期时建立数据，下降沿采集数据。 无延时上升沿：SPICLK信号上升沿

9、建立数据，下降沿采集数据。 有延时上升沿：SPICLK信号上升沿之前的半个周期建立数据，上升沿采集数据。,9.2.5 波特率设置和时钟方式,16,表9.1 串行外设接口时钟方式选择,图9.3 串行外设接口时钟方式时序图,17,9.2.6 串行外设接口的初始化,当系统复位时SPI进入下列缺省配置： 配置成从机模式（MASTER/SLAVE=0）； 禁止发送功能（TALK=0）； SPICLK信号下降沿锁存输入数据； 字符长度为1位； 禁止SPI中断； SPIDAT中的数据为0000h； SPI的四个引脚被配置成一般的I/O功能。,18,为了改变SPI的配置，应进行如下操作： 将SPI SW RE

10、SET位清0，强制SPI进入复位状态； 初始化SPI配置、数据格式、波特率和所需引脚的功能； 将SPI SW RESET位置为1，使SPI进入工作状态； 写数据到SPIDAT或SPITXBUF中（启动主机方式下的通信 过程）； 数据传送完成后，即SPI INT FLAG时，读取SPIRXBUF中 的数据,9.2.6 串行外设接口的初始化,19,9.2.7 数据传送示例,SPI数据传送的时序图如图9.5所示，图中表明在使用对称的SPICLK信号时两个SPI器件之间进行5位字符的SPI数据传送。 图中给出的SPI数据传送的时序图只适用于串行位流最大为8位的DSP器件，对于具有串行位流最大为16位的

11、240 x系列不适用，但是我们也可从图中了解到SPI数据传送的基本情况。,20,21,注： A：从控制器将0D0H(11010000)写入到SPIDAT. B：主控制器使能从控制器的 引脚。 C：主控制器将58H(01011000)写入到SPIDAT启动传送过程。 D：第一个字段传送完成，设置中断标志。 E：从控制器从SPIRXBUF中读取数据(0BH),中断标志复位。 F：从控制器将4CH(01001100)写入到SPIDAT中 G: 主控制器将6CH(011011000写入到SPIDAT中启动传送过程。 H：主控制器从SPIRXBUF寄存器中读取1AH。中断标志复位。 I：第二个字节传送完

12、成，设置中断标志。 J：主、从控制器分别从相应的SPIRXBUF寄存器中读取89H和8DH。在用户程序屏蔽掉了未使用的位之后，主、从控制器分别接收到09H和0DH。 K：主控制器将从控制器的 引脚的电平置高（无效）。,22,9.3 串行外设接口控制寄存器,串行外设接口总共有9个控制寄存器地址位于7040h704Fh之间，,返回,23,表9.2 串行外设接口控制寄存器列表,24,串行外设接口配置控制寄存器（SPICCR）地址7040h (SPI Configuration Control Register),位7 SPI SW RESET。SPI软件复位位。在改变配置前，应把该位清0，并在 恢复

13、操作前把该位置1。 位6 CLOCK POLARITY。移位时钟极性位.具体见表9.1。 0 在SPICLK信号的上升沿输出数据，下降沿输入数据；无数据发送 时，SPICLK保持低电平 1 在SPICLK信号的下降沿输出数据，上升沿输入数据；无数据发送 时，SPICLK保持高电平 位30 SPI CHAR3-SPI CHAR0。数据长度选择位，具体如表9.3所示。,25,表9.3 数据长度选择对照表,26,串行外设接口操作控制寄存器（SPICTL）地址7041h (SPI Operation Control Register),位4 OVERRUN INT ENA。越限中断使能位。 0 禁止越

14、限中断 1 使能越限中断 位3 CLOCK PHASE。SPI时钟相位选择位，具体见表9.1所示。 0 正常的SPI时钟方式 1 延迟半个周期的SPICLK信号 位2 MASTER/SLAVE。SPI主从工作方式选择位。 0 从工作模式 1 主工作模式 位1 TALK。主/从工作方式下发送允许位。 0 禁止发送 在从工作方式下：若以前没有被配置成一般的I/O功能，则引脚SPISOMI将置成高阻态 在主工作方式下：若以前没有被配置成一般的I/O功能，则引脚SPISIMO将置成高阻态 1 允许发送 位0 SPI INT ENA。SPI中断使能位。 0 禁止中断 1 使能中断,27,串行外设接口状态

15、寄存器（SPISTS）地址7042h (SPI Status Register),位7 RECEIVER OVERRUN FLAG。SPI接收越限标志位，表明缓冲器接收一个新数据,之前接收的数据已被覆盖。如果OVERRUN INT ENA置位，则SPI就发生一次中断请求。该位可由以下三种操作来清除： 写1到该位；写0 到SPI SW RESET位;系统复位。 0 无中断请求 1 中断请求 位6 SPI INT FLAG。SPI中断标志位。 0 无中断请求 1 中断请求 位5 TX BUF FULL FLAG。SPI发送缓冲器满标志位。向SPITXBUF写入数据，该位置位。SPITXBUF数据移

16、入SPIDAT后,自动清零。 0 发送缓冲器空 1 发送缓冲器满,28,串行外设接口波特率设置寄存器（SPIBRR）地址7044h (SPI Baud Rate Register),位60 SPI BIT RATE6SPI BIT RATE0。SPI波特率设置位，见波 特率计算（ 9.2.5 ）。,29,串行外设接口仿真接收缓冲寄存器（SPIRXEMU） (SPI Emulation Buffer Register),位150 ERXB15ERXB0。仿真缓冲器接收的数据。SPIRXEMU寄存器的功能与 SPIRXBUF基本相同，只是读SPIRXEMU时不会清除SPI INT FLAG标志 位

17、。创建该镜像寄存器是为了支持仿真，,30,串行外设接口接收缓冲寄存器（SPIRXBUF） (SPI Serial Receive Buffer Register),位150 RXB15RXB0。一旦SPIDAT收到完整的数据，该数据就被传送到SPIRXBUF供CPU读取，同时SPI INT FL位置位。,31,串行外设接口发送缓冲寄存器（SPITXBUF）地址7048h (SPI Serial Transmit Buffer Register) 存储一个待发送的数据。写数据到SPITXBUF将置位TX BUF FULL标志位,正在发送的数据发送完毕， SPITXBUF中的数据自动装入SPIDA

18、T中，并清除发送缓冲器满TX BUF FULL标志位。如果当前发送没有被激活，则SPITXBUF中的数据将传送到SPIDAT中且TX BUF FULL不置位。 在主机方式下，如果发送没有被激活，则写入数据到SPITXBUF时将启动发送，同时SPITXBUF中数据将传送到SPIDAT中。,位150 TXB15TXB0。发送的数据。,Note: Writes to SPITXBUF must be left-justified.,32,串行外设接口数据移位寄存器（SPIDAT）地址7049h (SPI Serial Data Register) SPIDAT寄存器中的数据在连续个SPICLK周期中被移出去（最高位）。移出的SPI的每一位（最高位）的同时，将有一位移入到移位寄存器的最低位。,位150 SDAT15SDAT0。串行数据。,33,串行外设接口中断优先级控制寄存器（SPIPRI） (SPI Priority Control Register),位6 SPI PRIORITY。SPI中断优先级选择位。 0 高优先级中断请求 INT1级 1 低优先级中断请求 INT5级 位54 SPI SUSP SOFT,SPI SUSP FREE。SPI仿真挂起时的操作控制位。 00 一旦仿真挂起，立即停止 10 一旦仿真挂起，在当前的接收或发送完成后才