一種通過SPI接口協(xié)議實現(xiàn)DSP與其它設備通信的方法

介紹了SPI通信協(xié)議，并著重介紹了TI公司生產的TMS320C5402 DSP用于SPI協(xié)議通信時的串口配置方法和接口電路設計實例，最后給出了串口McBSP的配置程序。
     關鍵詞：多通道緩沖串行口，主設備，從設備，NECuPD780308，SPI，DSP

1 引 言
　　隨著信息技術革命的深入和計算機技術的飛速發(fā)展，DSP技術也正以極快的速度應用到科技和國民經濟的各個領域。在很多工程開發(fā)處理中，往往要求實現(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、更便捷地實現(xiàn)通信，已成為廣大DSP應用者必須首要解決的一個問題。
　　本文根據(jù)筆者在工程應用和調試TIDSPTMS320C5402與NECuPD780308單片機通信的經驗，著重介紹并討論通過將C5402 DSP的多通道緩沖串行口McBSP（Multi－channel Buffered Serial Port）配置為SPI模式（即時鐘停止模式），實現(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外數(shù)據(jù)串行交換。同以前的串口相比，McBSP串口具有相當大的靈活性。表1給出了有關VC5402的McBSP管腳的說明。其中串口接收、發(fā)送時鐘和同步幀信號，既可由外部設備提供，又可由內部時鐘發(fā)生器提供，大大地提高了通信的靈活性。

3　SPI協(xié)議：McBSP時鐘停止模式
　　SPI協(xié)議是以主從方式工作的，有一個主設備和一個或多個從設備，接口包括以下4個信號：串行數(shù)據(jù)輸入（也稱為主進從出，或MISO）；串行數(shù)據(jù)輸出（也稱為主出從進，或MOSI）；串行移位時鐘（也稱為SCK）；從使能信號（也稱為SS）。
    圖1為設備接口示意圖。

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

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

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

5　程序設計
　　下面是有關C5402的McBSP各個控制寄存器的配置，筆者在實踐中已經測試過了，并且運用在了工程中，供讀者們參考。



 
6　結束語
　　文中所介紹的串行SPI通信協(xié)議，是一種標準的通信協(xié)議，在很多場合下，很多芯片采用的正是這種機制，文中舉例將DSP作為從設備，目的是時鐘可由主設備來提供，不用再專門去調試時鐘，這為開發(fā)提供了很大的方便。