基于TMS320F2812的SPI接口設(shè)計(jì)方案

目前，在一些控制系統(tǒng)中需要不斷地調(diào)整參數(shù)或者改變相關(guān)的設(shè)置，才能取得良好的控制效果，并且將這些參數(shù)在掉電之前保存下來，從而確保下次運(yùn)行時(shí)可以直接使用已經(jīng)調(diào)整好的參數(shù)，而不必重新設(shè)置。這就需要EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，電可擦可編程只讀存儲器)，一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片，來存儲這些數(shù)據(jù)。隨著DSP芯片在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，越來越多的控制系統(tǒng)采用DSP的SPI模塊來對EEPROM進(jìn)行操作，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲記錄。
TMS320F2812是TI公司推出的一款用于控制系統(tǒng)的高性能、多功能、高性價(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片。TMS320F2812采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有密碼保護(hù)機(jī)制，可在一個周期內(nèi)進(jìn)行雙16×16乘加和32×32乘加操作，從而兼顧控制和快速運(yùn)算的雙重功能；芯片上集成了多種外設(shè)，尤其是2個事件管理器為電動機(jī)以及功率變換控制提供了很大的便利，因此在控制系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用。下面以Microchip公司的EEPROM 25LC040為例，介紹TMS320F2812的SPI接口設(shè)計(jì)。

1 主要芯片簡介
1．1 TMS320F2812 SPI模塊
SPI總線是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使控制芯片以串行方式與各種外圍設(shè)備進(jìn)行通信。該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線(SCK)、主機(jī)輸入／從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出／從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和片選信號STE。
TMS320F2812的SPI模塊有主從兩種工作模式，可以通過寄存器來設(shè)置(其數(shù)據(jù)長度可以配置為1～16位，具有125種可編程的波特率)；通過時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位可以將SPI模塊配置成4種不同的時(shí)鐘模式；有16級發(fā)送／接收FIFO，并且具有延時(shí)發(fā)送的功能，可以通過中斷或者查詢的方式來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
SPI模塊有8個寄存器需要設(shè)置，用來控制SPI的操作：SPICCR、SPICTL用來配置SPI的工作狀態(tài)；SPISTS用來獲取SPI的狀態(tài)信息，包括2個接收狀態(tài)位和1個發(fā)送緩沖狀態(tài)位，可以通過查詢這些狀態(tài)位來判斷是否完成數(shù)據(jù)的接收或者發(fā)送；SPIBRR用來設(shè)置SPI的波特率；SPIRXB-UF和SPITXBUF分別用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)；SPIDAT裝載SPI要發(fā)送的數(shù)據(jù)，SPIPRI用來設(shè)置SPI中斷的優(yōu)先級。
1．2 EEPROM芯片25LC040
25LC040是SPI接口的4 Kb EEPROM，至少可以擦寫1 000萬次，數(shù)據(jù)至少可以保存200年，可以滿足大部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲的要求。DSP必須能通過相應(yīng)的指令實(shí)現(xiàn)對25LC040的訪問。25LC040的操作指令如表1所列。

表1中，A8是讀／寫開始地址的第9位。25LC2040是512×8位的EEPROM，分成上下兩頁，每頁256個字節(jié)，通過選擇A8可以實(shí)現(xiàn)對不同頁的操作。

1．2．1 讀時(shí)序
當(dāng)片選信號為低時(shí)，向25LC040傳送8位的讀指令(0000 A8011)，緊接著傳送需要讀取數(shù)據(jù)的低8位地址。當(dāng)正確的讀寫指令和地址被識別后，EEPROM中對應(yīng)地址的數(shù)據(jù)將會由輸出引腳順次傳出，若繼續(xù)提供時(shí)鐘信號，下一位地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)也會依次讀出。當(dāng)片選信號為高時(shí)，讀數(shù)據(jù)的操作將會被終止。其具體操作如圖1所示。圖中，CS為片選信號，SCK為時(shí)鐘信號，SI為輸入引腳信號，SO為輸出引腳信號。

1．2．2 寫時(shí)序
在對25LC040進(jìn)行任何寫操作之前，必須先執(zhí)行WREN(寫使能)指令。寫使能指令的操作如圖2所示。先使片選信號為低，然后傳送寫使能指令到25LC040中，指令傳送完畢后，必須將片選信號設(shè)置為高以完成寫使能操作。如果寫指令傳送結(jié)束后沒有拉高片選信號，直接進(jìn)行寫操作，那么數(shù)據(jù)將不會寫入到存儲陣列中。