串行外设接口SPI

主讲人：陈朋地址：广C321室Phone：13819195905Email：[e-mail]21、SCI的特点1）F2812包含两个SCI接口，记做SCIA和SCIB2）SCI是一种异步串行通信接口，即通常所说的UART3）SCI支持16级接收和发送FIFO，有助于减少CPU的开销4）SCI可工作于半双工或全双工模式（RS485/422）2、SCI多处理器通信1）空闲线模式：10位或更多位个高电平表示数据块的开始;2）地址位模式：每帧的最后一个数据位后有一个地址位；3、标准串行总线接口1）RS232：成本低，速率较低，距离短，限双机通信2）RS485/RS422：差分信号，传输距离远，速率较高上次课的内容回顾3F2812串行外设接口SerialPeripheralInterface（SPI）5.1SPI模块概述5.2SPI的工作原理5.3通过SPI接口扩展外设5.4软件编程举例45.1SPI模块概述SPI与SCI有什么区别？通常用于DSP与扩展外设以及其它处理器间进行通信，如显示驱动器、ADC、DAC、EPROM、RTC以及主从模式的多处理器应用等。F2812包含一个SPI接口，支持16级的接收和传输FIFO。串行外设接口（SPI）是一种同步串行输入/输出接口，传输速率较高（LSPCLK/4），适于板级通信。串行通信接口（SCI）是一种异步串行接口，通常需经过收发器进行电平转换，通信速率较低，适于长距离通信。SPI适于那些应用场合？5SPI与XINTFSPI与XINTF有什么区别？串行外设接口（SPI）是一种同步串行输入/输出接口传输速率最高可达37.5Mbps信号线少（2－4条）适于板级扩展的外设输入/输出接口适于板级微处理器间通信。外部扩展接口（XINTF）是一种并行输入/输出接口传输速率较很高，可达75M×16=1200Mbps信号线多（DB8/16，AB等）限用于板级扩展外设的输入/输出接口。6SPI模块的特点与信号数据长度：1～16位可编程4个外部引脚波特率：126种可编程两种工作方式：主/从工作方式4种时钟模式：由极性和相位控制可同时进行发送和接收操作接口方式：中断或查询12个寄存器7SPI模块寄存器概述共12个寄存器FIFO寄存器双缓冲结构85.2SPI的工作原理SPI的引脚SPICLK为整个串行通信网络提供时钟；通过SPIBRR寄存器设定通信网络的数据传输速率；数据从SPISIMO输出，并锁存从SPISOMI输入的数据；/SPISTE通常作为片选信号，数据传输过程置低电平，传输完成后置高.SPI主/从两种工作模式,由Master/Slave位(SPICTL.2)选择.主模式：Master/Slave＝1发送数据：写数据到SPIDAT或SPITXBUF，启动SPISIMO引脚上的数据发送，首先发送最高有效位（MSB）（与SCI有所不同）。接收数据：当指定数量的数据位已经通过SPIDAT移位后，SPIDAT中的数据发送到SPIRXBUF中，且SPIINFFLAG置1。95.2SPI的工作原理(续)从模式下，SPICLK时钟由主控制器提供，并决定了传输速率。从模式：Master/Slave＝0数据从SPISIMO引脚输入，从SPISOMI引脚输出。当TALK位清零，数据发送被禁止，输出引脚（SPISOMI）处于高阻状态。若发送期间清零TALK位，SPI要继续完成当前的字符传输，以保证SPI设备正确接收数据。TALK位允许在一个网络上连接多个从SPI设备，但同一时刻只能有一个从设备允许驱动SPISOMI。这点与多机通信的RS485接口相似。/SPISTE通常作为从设备的片选信号，数据传输过程置低电平，传输完成后置高.TALK位(SPICTL.D1)10SPI的典型接口主从式微处理器间的SPI连接主控制器通过SPICLK信号来启动数据传输；通常在一个时钟的边沿发送数据，而在时钟的另一个边沿接收数据；两个微处理器能够同时发送和接收数据或一侧接收一侧发送。主处理器从处理器SPI可工作于全双工或半双工。11SPI的中断SPI中断控制和状态位：超时中断使能位（SPICTL.4）：1－使能中断，0－禁止中断接收超时中断标志位（SPISTS.7）：新的字符接收完成后，前一个字符还未读取，则置位中断标志。该标志位必须由软件清除。提示：SPISTS.7和SPISTS.6共享一个中断向量SPIRXINT。SPI中断使能位（SPICTL.0）：1－使能中断，0－禁止中断当中断使能置位，且满足中断条件时，产生相应的中断。SPI中断标志位（SPISTS.6）：只读，由硬件设置。指示SPI接收器中已经存放字符可以被读取或已完成指定长度的数据发送。该位置位时已接收数据送入SPIRXBUF，当DSP读SPIRXBUF中的数据后自动清除中断标志。12数据格式SPICCR.3~SPICCR.0确定了字符的位数（1～16）；当数据写入SPIDAT和SPITXBUF寄存器时必须左对齐；当数据从SPIRXBUF读取时，必须是右对齐；SPIRXBUF中包含最新接收的字符，以及上次接收且已移位到左边的位。例1：发送数据长度为1，SPIDAT当前值为737BH，数据格式见下图。737B与SCI不同，没有起始位、停止位和校验位等，只有数据位。13波特率设置波特率的计算方法：1）当SPIBRR＝3～127时：SPI波特率＝LSPCLK/（SPIBRR＋1）2）当SPIBRR＝0、1、2时：SPI波特率＝LSPCLK/4主模式下，SPICLK引脚为通信网络提供时钟，时钟频率≤LSPCLK/4。从模式下，SPICLK引脚接收外部时钟信号，时钟频率≤LSPCLK/4。例2：假定LSPCLK＝75MHz，试确定SPI的波特率范围。SPI波特率最大值：LSPCLK/4＝18.75MHzSPI波特率最小值：LSPCLK/128＝0.586MHzSCI的波特率范围？LSPCLK/[(65536)×8],LSPCLK/(16)SPI无法工作于较低的波特率，因此仅适于短距离的高速通信。14SPI的时钟模式SPI支持4中不同的时钟模式：时钟极性选择位（SPICCR.6）选择时钟上升或下降沿有效；时钟相位选择位（SPICTL.3）选择是否有半个周期的时钟延迟。SPI时钟控制方式选择SPICLK时钟方式极性选择相位控制工作方式描述无相位延迟的上升沿00上升沿发送，下降沿接收有相位延迟的上升沿01上升沿前的半个周期发送数据，上升沿接收无相位延迟的下降沿10下降沿发送，上升沿接收有相位延迟的下降沿11下降沿前的半个周期发送数据，下降沿接收15SPI的时钟模式波形数据长度:8位16数据传输举例给出的例子中SPI数据长度为8位，F2812的数据长度为16位；在主控制器将数据写入SPIDAT来启动传输前，从控制器必须处于使能状态，且将待发数据写入SPIDAT；当读取SPIRXBUF中数据时，自动清除中断标志位；只有一次完整的发送结束，SPIDAT中的数据才送入SPIRXBUF中；本例中设定字符长度为5位，共主/从控制器间共进行两个字符的传送。数据传输过程说明：状态主控制器(DAT/RXBUF)从控制器(DAT/RXBUF)第一次发送前01011000B－－58H11010000B－－D0H第一次发送后00011010B－－1AH00001011B－－0BH第二次发送前01101100B－－6CH01001100B－－4CH第二次发送后10001001B－－89H10001101B－－8DH17数据传输举例D0HA、从控制器将D0H写入到SPIDAT，等待主控制器移出数据；B、主控制器将从控制器的/SPISTE引脚拉低；C、主控制器将58H写入SPIDAT来启动发送过程；D、第一个字节发送完成，置中断标志；E、从控制器从它的SPIRXBUF中读取0BH，清除中断标志；F、从控制器将4CH写入SPIDAT中等待主控制器移出数据；G、主控制器将6CH写入SPIDAT中来启动发送过程；H、主控制器从SPIRXBUF中读取1AH，清中断标志；K、主控制器将从控制器的/SPISTE引脚置高电平。I、第二个字节发送完成，置中断标志；J、主从控制器分别从各自的SPIRXBUF中读取89H和8DH；58H4CH6CH字符长度5位从SPI主SPI185.3通过SPI接口扩展外设串行数据格式F2812与MAX5253间的SPI接口DSPMAX5253的主要特点：四个12-bit电压输出DACs单3.0-3.6V电源供电(0.82mA)典型建立时间12µsSPI兼容串行外设接口时钟频率可达10MHz/CL、/PDL、UPO引脚19多个SPI外设的扩展方法菊花链式共享总线式16个SPICLK16个SPICLK16个SPICLK20SCLK10AGND1DGND11FBA2DOUT12OUTA3UPO13OUTB4/PDL14REFAB6REFCD15FBB5FBC16/CL7OUTC17/CS8OUTD18DIN9FBD19VDD20U5MAX52533.3VVOUTAVOUTBVOUTCVOUTDSPISIMOASPISOMIASPICLKASPISTEA/CLIN1OUT2GND3U6MAX6103C420.1uF+5Vref=3.0VC410.1uFL2/PDL3.3VR1810K0~3VVOUTAVOUTBVOUTCVOUTDEPM7128SQC100TMS320F2812Addr:0x80006Data:D0CPLDDSPDSP与MAX5253的接口电路VOUTx=3.0V×NB/4096MAX5253配置为单极性输出方式21MAX5253的编程命令MAX5253的编程命令方法1方法222MAX5253接口时序数据传送过程，/CS必须保持低电平；提示：SPICTL中的TALK位控制/SPISTE引脚电平；若TALK＝1，使能发送，且移位过程/SPISTE保持低电平。MAX5253的时序图（仅输入部分）每个数据位在SCLK的上升沿采样并送入DAC的移位寄存器；数据在/CS的上升沿被锁存到MAX5253的输入或DAC寄存器；/CS保持高电平的脉冲宽度必须大于100ns，即两次发送的时间间隔要大于100ns；MAX5253的最高时钟频率10MHz。23DSPSPISOMISPICLKSPISTEMAX6629－SPI接口的数字温度传感器MAX6629与F28×的接口电路24MAX6629的接口时序和数据格式MAX6629的接口时序图/CS上升沿启动转换，高电平必须保持300ms以便完成转换；/CS下降沿停止转换，并将转换结果锁存到移位寄存器，此时可以读取转换结果；转换结果为16位（D0、D1未定义）：D15位符号位D14－D3为数据D2位验证位（总是低电平）25采用XINTF扩展的DAC接口DSGA2Vout13Vout24A26A17A08CLR9LDAC10BYSHF11CS12WR13Vcc14DGND15DB016DB117DB218DB319DB420DB521DB622DB723DB824DB925DB1026DB1127DB1228DB1329Vout430Vout331DSGB32Vref(-)B35Vref(+)B36AGND38Vdd39Vss40Vref(+)A42Vref(-)A43U2AD7835_PQFP/CLR_DAD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13A2A1A0/CS_DA/LD_DA/WRDGND+5VAGND+12V-12VAGNDRef50CP110.1uFCP100.1uFCP120.1uFAGNDRb10k-Ref50+5VVout1Vout2Vout3Vout4DB:14AB:3CB:4PQFP-44SSOP-20AD7835MAX5253XINFT:21265.4软件编程