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(shè)計。

　　2 結(jié)構(gòu)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(shè)器件，從而制造出面向各種工程應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的采樣速率可達166kHz；

　　●具有28個獨立可編程、復(fù)用I/O腳；

　　●有串行外設(shè)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(fù)雜的LCD顯示驅(qū)動器或A/D轉(zhuǎn)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(dāng)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(gòu)成簡單或復(fù)雜的系統(tǒng)，如下所示：

　　●一個主MCU和幾個從MCU；

　　●幾個MCU互連，構(gòu)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(yīng)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(shè)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(shè)備之間的通信或兩個DSP之間的通信。其典型應(yīng)用包括通過移位寄存器、ADC等進行外部I/O或外圍設(shè)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(shè)置10個控制寄存器來完成。

　　首先應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的控制寄存器，并分別將這四個管腳設(shè)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(shè)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(yīng)外圍設(shè)備的輸入、輸出腳相連。

　　在設(shè)計過程中應(yīng)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(shè)計的每一步都要充分考慮對其相應(yīng)控制寄存器的設(shè)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(shè)計的要求來工作。

　　5 應(yīng)用舉例

　　應(yīng)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(guān)、寬帶采樣/保持器和串行接口的具有較高轉(zhuǎn)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(yīng)用。MAX186與TMS320F240的接口設(shè)計如圖2所示，流程為：

　　（1）設(shè)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。

　?。?）由F240置MAX186的片選端為低。

　?。?）F240通過SPISOMI發(fā)送控制字初始化MAX186，并設(shè)置轉(zhuǎn)換模式，開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

　?。?）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，MAX186通過SSTRB通知F240準備接收數(shù)據(jù)。

　?。?）F240通過SPISIMO在SCLK的上跳沿依次接收12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　　（6）接收完畢，置MAX186片選端為高，等下一次轉(zhuǎn)換。

　　6 結(jié)束語

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