一種通過(guò)SPI接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)DSP與其它設(shè)備通信的方法

介紹了SPI通信協(xié)議，并著重介紹了TI公司生產(chǎn)的TMS320C5402 DSP用于SPI協(xié)議通信時(shí)的串口配置方法和接口電路設(shè)計(jì)實(shí)例，最后給出了串口McBSP的配置程序。
     關(guān)鍵詞：多通道緩沖串行口，主設(shè)備，從設(shè)備，NECuPD780308，SPI，DSP

1 引 言
　　隨著信息技術(shù)革命的深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)也正以極快的速度應(yīng)用到科技和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在很多工程開(kāi)發(fā)處理中，往往要求實(shí)現(xiàn)單片DSP芯片與單片DSP芯片、多片DSP芯片以及其它處理芯片的通信，怎樣更高效、更便捷地實(shí)現(xiàn)通信，已成為廣大DSP應(yīng)用者必須首要解決的一個(gè)問(wèn)題。
　　本文根據(jù)筆者在工程應(yīng)用和調(diào)試TIDSPTMS320C5402與NECuPD780308單片機(jī)通信的經(jīng)驗(yàn)，著重介紹并討論通過(guò)將C5402 DSP的多通道緩沖串行口McBSP（Multi－channel Buffered Serial Port）配置為SPI模式（即時(shí)鐘停止模式），實(shí)現(xiàn)DSP與其它單片處理器通信，并給出部分程序代碼，供讀者們參考。
2　多通道緩沖串行口McBSP
　　多通道緩沖串行口McBSP的功能是提供器件內(nèi)外數(shù)據(jù)串行交換。同以前的串口相比，McBSP串口具有相當(dāng)大的靈活性。表1給出了有關(guān)VC5402的McBSP管腳的說(shuō)明。其中串口接收、發(fā)送時(shí)鐘和同步幀信號(hào)，既可由外部設(shè)備提供，又可由內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器提供，大大地提高了通信的靈活性。

3　SPI協(xié)議：McBSP時(shí)鐘停止模式
　　SPI協(xié)議是以主從方式工作的，有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，接口包括以下4個(gè)信號(hào)：串行數(shù)據(jù)輸入（也稱(chēng)為主進(jìn)從出，或MISO）；串行數(shù)據(jù)輸出（也稱(chēng)為主出從進(jìn)，或MOSI）；串行移位時(shí)鐘（也稱(chēng)為SCK）；從使能信號(hào)（也稱(chēng)為SS）。
    圖1為設(shè)備接口示意圖。

　　主設(shè)備通過(guò)提供移位時(shí)鐘和從使能信號(hào)來(lái)控制信息的流動(dòng)，從使能信號(hào)是一個(gè)可選的高低電平，它激活從設(shè)備（在沒(méi)有時(shí)鐘提供的情況下）的串行輸入和輸出。在沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的從使能信號(hào)的情況下，主從設(shè)備之間的通信則由移位時(shí)鐘的有無(wú)來(lái)決定，在這種連接方式下，從設(shè)備必須自始至終保持激活狀態(tài)，而且從設(shè)備只能是一個(gè)，不能為多個(gè)。
　　DSPVC5402提供的時(shí)鐘停止模式則可用于SPI協(xié)議通信中，當(dāng)McBSP被配置為時(shí)鐘停止模式時(shí)，發(fā)送器和接收器是內(nèi)部同步的，即可將McBSP配置為一個(gè)SPI主或從設(shè)備。其中，可將發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘（FSX）用作從使能（即SS），而發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘（CLKX）則用作SPI協(xié)議中的SCK，由于接收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘（CLKR）和接收數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘（FSR）在內(nèi)部與FSX和CLKX是相連的，所以該管腳不用于SPI模式。

　　當(dāng)McBSP被配置作為一個(gè)主設(shè)備，傳送輸出信號(hào)（BDX）被用作SPI協(xié)議的MOSI信號(hào)，接收輸入信號(hào)（BDR）就被用作MISO信號(hào)。圖2所示為McBSP用作主設(shè)備的SPI接口。
　　同樣地，當(dāng)McBSP被配置作為一個(gè)從設(shè)備，BDX就被用作了MISO信號(hào)，BDR就被用作了MOSI信號(hào)。圖3所示為McBSP用作從設(shè)備的SPI接口。
　　DSPVC5402的McBSP被用于時(shí)鐘停止模式時(shí)，寄存器SPCR1的CLKSTP位域和引腳配置寄存器的CLKXP位的配置見(jiàn)表2。

4　McBSP作為SPI設(shè)備時(shí)的其它有關(guān)寄存器的配置
　　為了能使讀者更好地掌握和了解當(dāng)McBSP作為SPI設(shè)備時(shí)的有關(guān)寄存器配置，筆者將以McBSP作為SPI從設(shè)備運(yùn)行為例，給讀者介紹有關(guān)McBSP的其它有關(guān)寄存器的配置，若McBSP作為SPI主設(shè)備，則相關(guān)配置相反即可。
　　當(dāng)McBSP作為SPI從設(shè)備時(shí)，主設(shè)備外部產(chǎn)生主時(shí)鐘。CLKX引腳和FSX引腳必須被設(shè)置為輸入。CLKX引腳和CLKR信號(hào)內(nèi)部連接，從而傳送和接收回路均由外部主時(shí)鐘計(jì)時(shí)（CLKX）。同時(shí)，F(xiàn)SX引腳和FSR信號(hào)內(nèi)部連接，CLKR引腳和FSR引腳不再需要外部信號(hào)連接。將McBSP用作從設(shè)備的SPI接口的例子如圖3所示。
　　盡管CLKX信號(hào)由主設(shè)備外部產(chǎn)生且與McBSP同步，McBSP的采樣率發(fā)生器必須可以啟動(dòng)正確的SPI從設(shè)備運(yùn)行。采樣率發(fā)生器應(yīng)被編為它的最大速率（CPU時(shí)鐘速率的一半）。內(nèi)部采樣率時(shí)鐘被用來(lái)同步McBSP邏輯和外部主時(shí)鐘及從使能信號(hào)。每次傳送，McBSP需要FSX輸入的從使能信號(hào)的上升沿。這就是說(shuō)，在每次傳送的開(kāi)始，主設(shè)備必須維護(hù)從使能信號(hào)，在每次傳送完成后，消除從使能信號(hào)。在兩次傳送之間，從使能信號(hào)不能一直保持為高電平。對(duì)正確的SPI從設(shè)備運(yùn)行而言，McBSP的數(shù)據(jù)延遲參數(shù)必須設(shè)置為0，在這種運(yùn)行模式中，值1或2沒(méi)有定義。配置McBSP為從設(shè)備所需的寄存器位值列在表3中。

5　程序設(shè)計(jì)
　　下面是有關(guān)C5402的McBSP各個(gè)控制寄存器的配置，筆者在實(shí)踐中已經(jīng)測(cè)試過(guò)了，并且運(yùn)用在了工程中，供讀者們參考。



 
6　結(jié)束語(yǔ)
　　文中所介紹的串行SPI通信協(xié)議，是一種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，在很多場(chǎng)合下，很多芯片采用的正是這種機(jī)制，文中舉例將DSP作為從設(shè)備，目的是時(shí)鐘可由主設(shè)備來(lái)提供，不用再專(zhuān)門(mén)去調(diào)試時(shí)鐘，這為開(kāi)發(fā)提供了很大的方便。