1 前言

數(shù)字信號處理器的誕生，揭開了PC通信與消費電子市場的新紀元。筆者這次重點介紹在研發(fā)過程中涉及到的TMS320F240與外圍器件的SPI接口設計。

2 結構和特點

TMS320F240是TI公司在單一芯片上集成一個DSP內(nèi)核和各種外設器件，從而制造出面向各種工程應用的DSP方案。

TMS320C240和TMS320F240作為第一個數(shù)字電機控制器的專用DSP，TMS320C240和TMS320F240確立了單片數(shù)字電機控制器的標準，可支持電機的轉向、指令的產(chǎn)生、控制算法的處理、數(shù)據(jù)的交流和系統(tǒng)控制監(jiān)控等功能。特性如下：

●采用TMS320C2XX CPU內(nèi)核：

有32位中央邏輯運算單元;

內(nèi)含32位累加器;

16位×16位并行乘法器;

8個16位輔助寄存器;

●具有50ns指令周期;

●含544字節(jié)16位在片數(shù)據(jù)/程序雙向RAM;

●帶有16k字節(jié)Flash EEPROM：

●雙向10位串行數(shù)模轉換器的采樣速率可達166kHz;

●具有28個獨立可編程、復用I/O腳;

●有串行外設接口和SCI接口;

●自帶強大的事件管理器;

●帶有實時中斷的看門狗電路;

●支持硬件JTAG硬件仿真。

3 SPI接口

SPI主要用于與各種外圍器件進行通訊，這些外圍器件可以是簡單的TTL移位寄存器或是復雜的LCD顯示驅動器或A/D轉換子系統(tǒng)。SPI接口很容易與許多廠家的各種外圍器件直接相連。在多主機系統(tǒng)時，SPI也可用于同MCU之間的通訊。

當MCU片內(nèi)I/O功能或存儲器不能滿足需要時，可用SPI與各種外圍器件相連以擴展I/O功能。SPI子系統(tǒng)可以在軟件控制下構成簡單或復雜的系統(tǒng)，如下所示：

●一個主MCU和幾個從MCU;

●幾個MCU互連，構成多主機系統(tǒng);

●一個主MCU和一個或多個從外圍器件。

多數(shù)應用場合用一個MCU作為主機。這些外圍器件用來接收或提供傳輸數(shù)據(jù)，只有主機發(fā)出命令后，它們才能從主機接收數(shù)據(jù)或向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。但要注意兩點：第一，SPI與串行外圍器件相連時，SPI必須置為主機;第二，在使用SPI傳送數(shù)據(jù)之前必須進行初始化。

4 接口設計

TMS320F240的SPI接口是一個高速的同步串行I/O口，它允許1～8位的串行比特流以特定的傳輸速率移進移出芯片。通常情況下，它主要用于DSP控制器和外圍設備之間的通信或兩個DSP之間的通信。其典型應用包括通過移位寄存器、ADC等進行外部I/O或外圍設備擴展。

該SPI接口有主、從兩種工作模式，125個可編程的波特率，接收或發(fā)送操作通過中斷或查詢方式來完成。整個工作狀態(tài)通過設置10個控制寄存器來完成。

首先應設置相應的控制寄存器，并分別將這四個管腳設置為串行時鐘、使能、接收和發(fā)送腳。而后將SPISTE腳置為高。最后，通過控制寄存器依次設置SPI的工作模式、傳輸速率、數(shù)據(jù)位數(shù)和中斷標志位，并將其發(fā)送、接收管腳與相應外圍設備的輸入、輸出腳相連。

在設計過程中應注意，TMS320F240的一個主要特點就是通過各種各樣的控制寄存器來實現(xiàn)對各管腳、各單元工作模式和工作過程的控制，所以設計的每一步都要充分考慮對其相應控制寄存器的設置和對寄存器狀態(tài)的影響。否則，整個系統(tǒng)很難進行正常的工作或按設計的要求來工作。

5 應用舉例

應用SPI口實現(xiàn)對外部串行A/D的控制，其中的串行A/D采用MAX186，它是一個包含有8個通道模擬開關、寬帶采樣/保持器和串行接口的具有較高轉換速度和極低功耗的12位數(shù)據(jù)采集芯片。其4線串行接口可直接連接SPI、QSPI、MicroWire等器件而無需外部邏輯，串行輸出允許直接接TMS320系旬的數(shù)字信號處理器。在自動監(jiān)測、醫(yī)療儀器和高精度控制過程中有較為廣泛的應用。MAX186與TMS320F240的接口設計如圖2 所示，流程為：

(1)設置F240的SPI口為工作狀態(tài)，并將串行時鐘信號SPICLK與MAX186的SCLK腳相連。

(2)由F240置MAX186的片選端為低。

(3)F240通過SPISOMI發(fā)送控制字初始化MAX186，并設置轉換模式，開始數(shù)據(jù)轉換。

(4)數(shù)據(jù)轉換完成，MAX186通過SSTRB通知F240準備接收數(shù)據(jù)。

(5)F240通過SPISIMO在SCLK的上跳沿依次接收12位轉換結果。

(6)接收完畢，置MAX186片選端為高，等下一次轉換。

6 結束語

同步串行外圍接口SPI使得DSP可方便地與各種外圍設備進行通信，從而使DSP在更多領域得到更廣泛的應用，相信DSP在未來必將踏入更多領域。