TMS320F241型DSP的SPI口EEPROM擴(kuò)展

來源：21IC中國電子網(wǎng); 作者：武漢市濱湖機(jī)械廠 徐小莉
摘要：敘述了TI公司的TMS320F241型DSP的串行外設(shè)接口（SPI）擴(kuò)展EEPROM的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：DSP; SPI; EEPROM; X5043
1．引言
TMS320F241型DSP是目前應(yīng)用比較廣泛的一款定點(diǎn)DSP，它具有20MIPS的指令執(zhí)行速度，強(qiáng)大的內(nèi)部事件管理器、I/O端口和其他外圍設(shè)備。其中，串行外設(shè)接口（SPI）是一個(gè)高速同步串行輸入/輸出（I/O）端口，它允許一個(gè)具有可編程長度（1到16位）的串行位流，以可編程的位傳送速率從設(shè)備移入或移出。SPI通常用于DSP控制器和外部器件或其它控制器間的通訊。
在開發(fā)DSP系統(tǒng)時(shí)，某些情況下會(huì)讀取或者存儲(chǔ)一些定值，這時(shí)我們就需要擴(kuò)展EEPROM。具有SPI接口的串行EEPROM均可被TMS320F241直接邏輯擴(kuò)展，方便易行。X5043是Xicor公司最高時(shí)鐘速率為3.3MHz帶有塊鎖保護(hù)的4Kbits的CMOS串行EEPROM。該器件內(nèi)部組織陣列是X8位，具有串行外圍接口（SPI）和軟件協(xié)議的特點(diǎn)，允許在簡單的四線總線上工作；該器件利用Xicor專有的直接寫入晶片提供最小為10萬次擦寫和最少100年的數(shù)據(jù)保存期。
2．硬件設(shè)計(jì)

X5043與TMS320F241型DSP的連接關(guān)系如圖1所示。DSP作為主控制器，工作于主模式下，SPISIMO為DSP的數(shù)據(jù)發(fā)送端，連接到X5043的數(shù)據(jù)接收端(SI)；SPISOMI為DSP的數(shù)據(jù)接收端，連接到X5043的數(shù)據(jù)發(fā)送端(SO)；SPISTE配置成I/O口連接到X5043的片選端（/CS）；SPICLK為SPI數(shù)據(jù)傳送的時(shí)鐘信號(hào)，連接到X5043的串行時(shí)鐘端（SCK），串行時(shí)鐘由DSP控制。DSP的數(shù)據(jù)在SPISIMO引腳上輸出并從SPISOMI上鎖存， DSP通過寫入SPIDAT寄存器的數(shù)據(jù)啟動(dòng)SPICLK串行時(shí)鐘信號(hào)從而啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)8位串行位流傳送完畢后，SPICLK信號(hào)中止，傳送結(jié)束。
3．軟件設(shè)計(jì)
3．1工作模式的選擇
TMS320F241的SPI接口有可選擇的四種不同的時(shí)鐘模式，如何選擇時(shí)鐘模式是它與各種擴(kuò)展SPI接口器件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的關(guān)鍵。X5043的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿從SO引腳上輸出并在時(shí)鐘上升沿從SI引腳上鎖存。讀操作時(shí)，在其從SI引腳輸入的最低位地址所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘下降沿，其SO引腳開始輸出數(shù)據(jù)，如圖5所示。
作為主器件的DSP可以選擇 ‘上升沿，無延時(shí)’和‘上升沿、有延時(shí)’兩種時(shí)鐘工作模式?！仙?，無延時(shí)’模式與X5043的工作模式一致，數(shù)據(jù)在SPICLK信號(hào)的時(shí)鐘上升邊沿（從低電平到高電平）從移位寄存器移出在SI引腳上鎖存，在時(shí)鐘下降邊沿（從高電平到低電平）從SO引腳上輸出的數(shù)據(jù)鎖存到移位寄存器中?！仙?，有延時(shí)’模式如圖4所示，數(shù)據(jù)在SPICLK信號(hào)上升沿前半個(gè)周期從移位寄存器移出，在緊接著的上升邊沿在SI引腳上鎖存，在時(shí)鐘下降邊沿（從高電平到低電平）從SO引腳上輸出的數(shù)據(jù)鎖存到移位寄存器中。
3．2波特率的選擇
SPI波特率可以由如下兩種情況計(jì)算得出：
（1）對(duì)于SPIBRR=3~127，波特率的計(jì)算公式為：
SPI波特率=CLKOUT/（SPIBRR+1）
（2）對(duì)于SPIBRR=0~2，波特率的計(jì)算公式為：
SPI波特率=CLKOUT/4
式中，CLKOUT=器件的CPU時(shí)鐘頻率；SPIBRR=主SPI器件中的SPIBRR內(nèi)容。
X5043最大的SPI波特率為3.3MHz，若DSP的CPU時(shí)鐘頻率CLKOUT=16MHz，則：
最大的SPI波特率 =16×106/(SPIBRR+1)≤3.3×106Hz
SPIBRR≥4+9
3．3 DSP的數(shù)據(jù)傳輸格式

DSP中SPI有16位的發(fā)送和接收能力，且接收和發(fā)送均是雙緩沖。所有數(shù)據(jù)寄存器都是16位寬的，而X5043的地址、數(shù)據(jù)寄存器均是8位的，將DSP中SPI傳輸字符長度設(shè)置成8位寬。要向X5043存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，DSP將一個(gè)8位字節(jié)長度的數(shù)據(jù)寫入SPIDAT或SPITXBUF的高8位上如圖2所示，在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，以左對(duì)齊方式發(fā)送，先發(fā)送數(shù)據(jù)的最高位。DSP接收一個(gè)8位字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，是以右對(duì)齊方式接收如圖3所示，8位字節(jié)長度的數(shù)據(jù)寫入SPIDAT或SPIRXBUF 的低8位上。

3．4各控制寄存器設(shè)置
LDP;; #SPICCR>>7
SPLK; #0007h,SPICCR
;復(fù)位SPI, 8個(gè)字符長度
SPLK; #000Eh,SPICTL
;主模式,使能TALK,禁止SPI的中斷
;上升沿發(fā)送,下降沿接收，有延時(shí)
SPLK; #000Fh,SPIBRR
;設(shè)置SPI的傳輸波特率
SPLK; #0087h,SPICCR
;SPI準(zhǔn)備好發(fā)送或接收下一字符
3．5程序設(shè)計(jì)
RAM塊中的變量定義：
.bss; SPI_Xdata,1
;SPI數(shù)據(jù)傳輸暫存器
.bss; address1,1
;EEPROM存儲(chǔ)器地址暫存器
.bss; data1,1
;EEPROM存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)暫存器
X5043存儲(chǔ)器地址：
WREN;