6)串行外设接口.ppt

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1、11、SCI的特点的特点 1）F2812包含两个包含两个SCI接口，记做接口，记做SCIA和和SCIB 2）SCI是一种异步串行通信接口，即通常所说的是一种异步串行通信接口，即通常所说的UART 3）SCI支持支持16级接收和发送级接收和发送FIFO，有助于减少，有助于减少CPU的开销的开销 4）SCI可工作于半双工或全双工模式（可工作于半双工或全双工模式（RS485/422）第五讲第五讲 内容回顾内容回顾2 2、SCISCI多处理器通信多处理器通信 1）空闲线模式：）空闲线模式：10位或更多位个高电平表示数据块的开始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

2、一个地址位；）地址位模式：每帧的最后一个数据位后有一个地址位；3 3、标准串行总线接口、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：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：差分信号，传输距离远，速率较高2SCI串行通信接口SCIA/SCIB电平转换芯片电平转换芯片数据和握手信号数据和握手信号RS232/485标准串行标准串行总线接口总线接口3F2812F2812串行外设接口串行外设接口Serial Peripheral Interface（SPI）DSP原理及其应用技术6.1 SPI模块概述模块概述6.2 S

3、PI的工作原理的工作原理6.3 通过通过SPI接口扩展外设接口扩展外设6.4 软件编程举例软件编程举例46.1 SPI模块概述uSPI与与SCI有什么区别？有什么区别？通常用于通常用于DSP与扩展外设以及其它处理器间进行通信，如显与扩展外设以及其它处理器间进行通信，如显示驱动器、示驱动器、ADC、DAC、EPROM、RTC以及主从模式的多以及主从模式的多处理器应用等。处理器应用等。uF2812包含一个包含一个SPI接口，支持接口，支持16级的接受和传输级的接受和传输FIFO。p串行外设接口（串行外设接口（SPI）是一种）是一种同步同步串行输入串行输入/输出接口，传输出接口，传输速率较高（输速率

4、较高（LSPCLK/4），适于板级通信。），适于板级通信。p串行通信接口（串行通信接口（SCI）是一种）是一种异步异步串行接口，通常需经过串行接口，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。收发器进行电平转换，通信速率较低，适于长距离通信。uSPI适于那些应用场合？适于那些应用场合？5SPI与XINTFuSPI与与XINTF有什么区别？有什么区别？p串行外设接口（串行外设接口（SPISPI）是一种）是一种同步同步串行输入串行输入/输出接口输出接口传输速率最高可达传输速率最高可达37.5Mbps信号线少（信号线少（24条）条）适于板级扩展的外设适于板级扩展的外设输入输入/输出接

5、口输出接口适于板级微处理器间通信。适于板级微处理器间通信。p外部扩展接口（外部扩展接口（XINTFXINTF）是一种）是一种并行并行输入输入/输出接口输出接口传输速率较很高，可达传输速率较很高，可达75M16=1200Mbps信号线多（信号线多（DB16、AB19、CB11）限用于板级扩展外设的限用于板级扩展外设的输入输入/输出接口。输出接口。6SPI模块的特点与信号u数据长度：数据长度：116位可编程位可编程4 4个外部引脚个外部引脚u波特率：波特率：126种可编程种可编程u两种工作方式：主两种工作方式：主/从工作方式从工作方式u4种时钟模式：由极性和相位控制种时钟模式：由极性和相位控制u可

6、同时进行发送和接收操作可同时进行发送和接收操作u接口方式：中断或查询接口方式：中断或查询1212个寄存器个寄存器7SPI模块寄存器概述共共12个寄存器个寄存器FIFO寄存器寄存器双缓冲结构双缓冲结构86.2 SPI的工作原理uSPI的引脚的引脚SPICLK为整个串行通信网络提供时钟；为整个串行通信网络提供时钟；u通过通过SPIBRR寄存器设定通信网络的数据传输速率；寄存器设定通信网络的数据传输速率；u 数据从数据从SPISIMO输出，并锁存从输出，并锁存从SPISOMI输入的数据；输入的数据；u/SPISTE通常作为片选信号，数据传输过程置低电平，传输完成后置高通常作为片选信号，数据传输过程置

7、低电平，传输完成后置高.SPI有主有主/从两种工作模式从两种工作模式,由由Master/Slave位位(SPICTL.2)选择选择.主模式：主模式：Master/Slave1u发送数据：发送数据：写数据到写数据到SPIDAT或或SPITXBUF，启动，启动SPISIMO引脚上的数据发送，首引脚上的数据发送，首先发送最高有效位（先发送最高有效位（MSB）（与（与SCI有所不同）有所不同）。u接收数据：接收数据：当指定数量的数据位已经通过当指定数量的数据位已经通过SPIDAT移位后，移位后，SPIDAT中的数据发送到中的数据发送到SPIRXBUF中，且中，且SPI INF FLAG置置1。96.2

8、 SPI的工作原理p从模式下，从模式下，SPICLK时钟由时钟由主主控制器提供，并决定了传输速率。控制器提供，并决定了传输速率。从模式：从模式：Master/Slave0p数据从数据从SPISIMO引脚输入，从引脚输入，从SPISOMI引脚输出。引脚输出。当当TALK位清零，数据发送被禁止，输出引脚（位清零，数据发送被禁止，输出引脚（SPISOMI）处于高阻状）处于高阻状态。若发送期间清零态。若发送期间清零TALK位，位，SPI要继续完成当前的字符传输，以保证要继续完成当前的字符传输，以保证SPI设备正确接受数据。设备正确接受数据。TALK位允许在一个网络上连接多个从位允许在一个网络上连接多个

9、从SPI设备，但同一时刻只能有一个设备，但同一时刻只能有一个从设备允许驱动从设备允许驱动SPISOMI。这点与多机通信的这点与多机通信的RS485接口相似。接口相似。p/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，传输完成后置高成后置高.pTALKTALK位位(SPICTL.D1)(SPICTL.D1)10SPI的典型接口主从式微处理器间的主从式微处理器间的SPISPI连接连接u主控制器通过主控制器通过SPICLK信号来启动数据传输；信号来启动数据传输；u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；通常在一个

10、时钟的边沿发送数据，而在时钟的另一个边沿接收数据；u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。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。主处理器主处理器从处理器从处理器11SPI的中断SPI中断控制和状态位：中断控制和状态位：u超时中断使能位超时中断使能位（SPICTL.4）：1使能中断，使能中断，0禁止中断禁止中断u接受超时中断标志位接受超时中断标志位（SPISTS.7）：）：新的字符接受完成后，前一个字符还新的字符接受完成后，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。未读取，则置位中断标志。该标志位必须由软件清除。提示：提示：SPISTS.7SPI

11、STS.7和和SPISTS.6SPISTS.6共享一个中断向量共享一个中断向量SPIRXINTSPIRXINT。uSPI中断使能位中断使能位（SPICTL.0）：）：1使能中断，使能中断，0禁止中断禁止中断 当中断使能置位，且满足中断条件时，产生相应的中断。当中断使能置位，且满足中断条件时，产生相应的中断。uSPI中断标志位中断标志位（SPISTS.6）：只读，由硬件设置。）：只读，由硬件设置。指示指示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。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该位置位时已接收数据送入SPIRXBUF，当，当

12、DSP读读SPIRXBUF中的数据后中的数据后自动清除中断标志。自动清除中断标志。12数据格式uSPICCR.3SPICCR.0确定了字符的位数（确定了字符的位数（116）；）；u当数据写入当数据写入SPIDAT和和SPITXBUF寄存器时必须寄存器时必须左左对齐；对齐；u当数据从当数据从SPIRXBUF读取时，必须是读取时，必须是右右对齐；对齐；uSPIRXBUF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。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。例例1：发送数据长度为：发送数据长度为1，SPIDAT当前值为当前值为737BH，数据格式见下图。，数据格式见下图。737B

13、13波特率设置波特率的计算方法：波特率的计算方法：1）当）当SPIBRR3127时：时：SPI波特率波特率LSPCLK/（SPIBRR1）2）当）当SPIBRR0、1、2时：时：SPI波特率波特率LSPCLK/4u主模式下，主模式下，SPICLK引脚为通信网络提供时钟，时钟频率引脚为通信网络提供时钟，时钟频率LSPCLK/4。u从模式下，从模式下，SPICLK引脚接收外部时钟信号，时钟频率引脚接收外部时钟信号，时钟频率 LSPCLK/4。例例2：假定：假定LSPCLK75MHz，试确定，试确定SPI的波特率范围。的波特率范围。SPI波特率最大值：波特率最大值：LSPCLK/418.75MHz

14、SPI波特率最小值：波特率最小值：LSPCLK/1280.586MHzSCISCI的波特率范围？的波特率范围？LSPCLK/(265536)814SPI的时钟模式uSPI支持支持4中不同的时钟模式：中不同的时钟模式：时钟极性选择位（时钟极性选择位（SPICCR.6）选择时钟上升或下降沿有效；）选择时钟上升或下降沿有效；时钟相位选择位（时钟相位选择位（SPICTL.3）选择是否有半个周期的时钟延迟。）选择是否有半个周期的时钟延迟。SPI时钟控制方式选择时钟控制方式选择SPICLK时钟方式时钟方式极性选择极性选择相位控制相位控制工作方式描述工作方式描述无相位延迟的上升沿无相位延迟的上升沿00上升沿

15、发送，下降沿接收上升沿发送，下降沿接收有相位延迟的上升沿有相位延迟的上升沿01上升沿前的半个周期发送数上升沿前的半个周期发送数据，上升沿接收据，上升沿接收无相位延迟的下降沿无相位延迟的下降沿10下降沿发送，上升沿接收下降沿发送，上升沿接收有相位延迟的下降沿有相位延迟的下降沿11下降沿前的半个周期发送数下降沿前的半个周期发送数据，下降沿接收据，下降沿接收15SPI的时钟模式波形数据长度数据长度:8位位16数据传输举例u给出的例子中给出的例子中SPI数据长度为数据长度为8位，位，F2812的数据长度为的数据长度为16位位；u在主控制器将数据写入在主控制器将数据写入SPIDAT来启动传输前，从控制器

16、必须处于使能来启动传输前，从控制器必须处于使能状态，且将待发数据写入状态，且将待发数据写入SPIDAT；u当读取当读取SPIRXBUF中数据时，自动清除中断标志位；中数据时，自动清除中断标志位；u只有一次完整的发送结束，只有一次完整的发送结束，SPIDAT中的数据才送入中的数据才送入SPIRXBUF中；中；u本例中设定字符长度为本例中设定字符长度为5位，共主位，共主/从控制器间共进行两个字符的从控制器间共进行两个字符的传送传送。数据传输过程说明：数据传输过程说明：状状 态态主控制器主控制器(DAT/RXBUF)从控制器从控制器(DAT/RXBUF)第一次发送前第一次发送前01011000B58

17、H11010000BD0H第一次发送后第一次发送后00011010B1AH00001011B0BH第二次发送前第二次发送前01101100B6CH01001100B4CH第二次发送后第二次发送后10001001B89H10001101B8DH17数据传输举例D0HA、从控制器将、从控制器将D0H写入到写入到SPIDAT，等待主控制器移出数据；，等待主控制器移出数据；B、主控制器将从控制器的、主控制器将从控制器的/SPISTE引脚拉低；引脚拉低；C、主控制器将、主控制器将58H写入写入SPIDAT来启动发送过程；来启动发送过程；D、第一个字节发送完成，置中断标志；、第一个字节发送完成，置中断标志

18、；E、从控制器从它的、从控制器从它的SPIRXBUF中读取中读取0BH，清除中断标志清除中断标志；F、从控制器将、从控制器将4CH写入写入SPIDAT中等待主控制器移出数据；中等待主控制器移出数据；G、主控制器将、主控制器将6CH写入写入SPIDAT中来启动发送过程；中来启动发送过程；H、主控制器从、主控制器从SPIRXBUF中读取中读取1AH，清中断标志；，清中断标志；I、第二个字节发送完成，置中断标志；、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、主从控制器分别从各自的SPIRXBUF中读取中读取89H和和8DH；K、主控制器将从控制器的、主控制器将从控制器的/SPISTE

19、引脚置高电平。引脚置高电平。58H4CH6CH字符长度字符长度5位位从从SPI主主SPI18MAX5253MAX5253的主要特点：的主要特点：u四个四个12-bit12-bit电压输出电压输出DACsDACsu单单3.0-3.6V3.0-3.6V电源供电电源供电(0.82mA)(0.82mA)u典型建立时间典型建立时间1212suSPI兼容串行外设接口兼容串行外设接口u时钟频率可达时钟频率可达10MHzu/CL、/PDL、UPO引脚引脚6.3 通过SPI接口扩展外设串行数据格式串行数据格式F2812与与MAX5253间的间的SPI接口接口DSP19多个SPI外设的扩展方法菊花链式菊花链式共享

20、总线式共享总线式16个个SPICLK16个个SPICLK16个个SPICLK20DSP与MAX5253的接口电路VOUTx=3.0VNB/4096MAX5253配置为单极性输出方式配置为单极性输出方式21MAX5253的编程命令的编程命令MAX5253MAX5253的编程命令的编程命令方法方法1 1方法方法2 222MAX5253接口时序u数据传送过程，数据传送过程，/CS必须保持低电平；必须保持低电平；提示：提示：SPICTL中的中的TALK位控制位控制/SPISTE引脚电平；若引脚电平；若TALK1，使能发送，且移位过程使能发送，且移位过程/SPISTE保持低电平。保持低电平。MAX525

21、3MAX5253的时序图（仅输入部分）的时序图（仅输入部分）u每个数据位在每个数据位在SCLK的上升沿采样并送入的上升沿采样并送入DAC的移位寄存器；的移位寄存器；u数据在数据在/CS的上升沿被锁存到的上升沿被锁存到MAX5253的输入或的输入或DAC寄存器；寄存器；u/CS保持高电平的脉冲宽度必须大于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，即两次发送的时间间隔要大于要大于100ns；uMAX5253的最高时钟频率的最高时钟频率10MHz。23DSPSPISOMISPICLKSPISTEMAX6629SPI接口的数字温度传感器MAX6629与与F28的接口电路的接口电路2

22、4MAX6629的接口时序和数据格式MAX6629的接口时序图的接口时序图u/CS/CS上升沿启动转换，高电平必须保持上升沿启动转换，高电平必须保持300ms300ms以便完成转换；以便完成转换；u/CS/CS下降沿停止转换，并将转换结果锁下降沿停止转换，并将转换结果锁存到移位寄存器，此时可以读取转换结果；存到移位寄存器，此时可以读取转换结果；u 转换结果为转换结果为1616位（位（D0D0、D1D1未定义未定义）：）：D15D15位符号位位符号位 D14D14D3D3为数据为数据 D2D2位验证位位验证位25采用XINTF扩展的DAC接口DB:14DB:14AB:3AB:3CB:4CB:4P

23、QFP-44PQFP-44SSOP-20AD7835MAX5253XINFT:21XINFT:21266.4 软件编程与实例当系统复位后，当系统复位后，SPISPI外设模块配置为如下的缺省状态外设模块配置为如下的缺省状态：1）配置为从模式（）配置为从模式（Master/Slave0）；）；2）禁止发送功能（）禁止发送功能（TALK0）；）；3）在）在SPICLK信号的下降沿输入的数据被锁存（信号的下降沿输入的数据被锁存（00）；）；4）字符长度为）字符长度为1位；位；5）禁止）禁止SPI中断；中断；6）SPIDAT中的数据复位为中的数据复位为0000H；7）SPI模块引脚模块引脚 被配置为被配

24、置为通用输入通用输入。本节针对实验系统中通过本节针对实验系统中通过SPISPI接口扩展的接口扩展的MAX5253MAX5253芯片，介芯片，介绍软件绍软件SPISPI的初始化和软件编程。的初始化和软件编程。27SPI的配置和操作为配置为配置SPI模块，应完成以下操作：模块，应完成以下操作：1）清零）清零SPI SW RESET位（位（SPICCR.7），软件复位），软件复位SPI；2）设置）设置SPI寄存器，如数据格式、波特率、工作与时钟模寄存器，如数据格式、波特率、工作与时钟模 式、引脚功能式、引脚功能;3）置位）置位SPI SW RESET位，使位，使SPI退出复位状态，进入工退出复位状态

25、，进入工 作状态；作状态；4）写数据到）写数据到SPIDAT或或SPITXBUF，（主模式下就启动通信过程）；（主模式下就启动通信过程）；5）数据传输结束后（）数据传输结束后（SPISTS.61），读取），读取SPIRXBUF中中 的数据的数据。提示：通信过程不要改变提示：通信过程不要改变SPI的设置，以免产生不期望的事件的设置，以免产生不期望的事件.28SPI的初始化void InitSpi(void)EALLOW;GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0 x000F;/SPI引脚配置为外设模式引脚配置为外设模式 EDIS;SpiaRegs.SPICCR.all=0 x0F;/软件复

26、位，上升沿输出，字符长度软件复位，上升沿输出，字符长度16位位 SpiaRegs.SPICTL.all=0 x0F;/时钟延迟半个周期，主模式，发送与中断使能时钟延迟半个周期，主模式，发送与中断使能 SpiaRegs.SPIBRR=0 x07;/波特率波特率150/4/8=4.69MHz SpiaRegs.SPICCR.all=0 x8F;/退出复位状态，准备接收、发送字符退出复位状态，准备接收、发送字符 PieCtrl.PIEIER6.bit.INTx1=1;/使能使能SPI接收中断接收中断 PieCtrl.PIEIER6.bit.INTx2=1;/使能使能SPI发送中断，发送中断，（仅用于

27、（仅用于FIFO模式）模式）IER|=M_INT6;/使能使能PIE组组6中断中断 ClearSPI0=0 x01;/*ClearSPI=(volatile unsigned int*)0 x80006;29状态查询unsigned int Spi_TxReady(void)unsigned int i;if(SpiaRegs.SPISTS.bit.BUFFULL_FLAG=1)i=0;else i=1;return(i);unsigned int Spi_RxReady(void)unsigned int i;if(SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG=1)i=1;els

28、e i=0;return(i);当一个字符写入当一个字符写入SPITXBUF时，该位置位。时，该位置位。当字符全部位装入串行移位寄存器当字符全部位装入串行移位寄存器SPIDAT中后，该位被清除。中后，该位被清除。当整个字符移入或移出当整个字符移入或移出SPIDAT寄存器，寄存器，该位置位，已接收的数据送该位置位，已接收的数据送SPIRXBUF。如果如果SPI中断使能，会引起一个外设中断。中断使能，会引起一个外设中断。响应中断或读取响应中断或读取SPIRXBUF会复位该位。会复位该位。30 MAX5253测试程序void main(void)InitSysCtrl();/初始化系统，使能初始化系

29、统，使能SPISPI时钟时钟DINT;IER=0 x0000;IFR=0 x0000;InitPieCtrl();/初始化初始化PIEPIE控制寄存器控制寄存器 InitPieVectTable();/初始化初始化PIEPIE参数表参数表 InitSpi();EINT;/spi initialization;for(;)if(Spi_TxReady()=1)SpiaRegs.SPITXBUF=0 x1400;delay_loop();if(Spi_TxReady()=1)SpiaRegs.SPITXBUF=0 x5800;delay_loop();if(Spi_TxReady()=1)Spia

30、Regs.SPITXBUF=0 x9C00;delay_loop();if(Spi_TxReady()=1)SpiaRegs.SPITXBUF=0 xDFFF;delay_loop();if(Spi_TxReady()=1)SpiaRegs.SPITXBUF=0 x4000;delay_loop();查询方式实现四通道查询方式实现四通道DAC固定电压输出固定电压输出.31应用DAC芯片产生周期性波形u以产生锯齿波为例：以产生锯齿波为例：通过定时器中断或软件延迟，使通过定时器中断或软件延迟，使DAC的模拟输出线性递增，的模拟输出线性递增，在一个波形周期后复位为零，重新开始下一个周期。在一个波形周

31、期后复位为零，重新开始下一个周期。u 通过软件编程可以使通过软件编程可以使DAC产生任意波形、幅度和频率的产生任意波形、幅度和频率的信号，如三角波、方波、锯齿波、三角函数及其它任意函数。信号，如三角波、方波、锯齿波、三角函数及其它任意函数。如如y(t)=2COS（200t)SIN(100t）。TtT=nt32改变周期性波形的频率和幅值如何改变幅值？如何改变幅值？如何改变波形周期如何改变波形周期?1）改变定时器时间间隔）改变定时器时间间隔2）改变每个周期合成波）改变每个周期合成波形的数字量数目形的数字量数目MAX5253的数字量范围：的数字量范围：04095，输出模拟电压，输出模拟电压03V将每

32、一时刻的数字量乘将每一时刻的数字量乘一个比例系数或直接改变前后时刻的数字增量。一个比例系数或直接改变前后时刻的数字增量。正弦波形的产生软件产生正弦波的方法主要有两种软件产生正弦波的方法主要有两种:1)1)直接使用直接使用SINSIN函数函数-double sin(double x)需要在头文件中需要在头文件中include include“math.hmath.h”,并且需要注意并且需要注意SINSIN函函数的自变量应该是数的自变量应该是DOUBLEDOUBLE型的变量。型的变量。2)2)使用查表方法使用查表方法:查表方法的计算量小，占用查表方法的计算量小，占用CPUCPU的时间少。的时间少。

33、实验中实验中1212位位DACDAC的数字量范围为的数字量范围为0 040954095，因此一个，因此一个正弦波周期最多包含正弦波周期最多包含40964096个点。个点。实验中实验中DACDAC芯片的输出电压范围为芯片的输出电压范围为0 03V3V，因此输出，因此输出的周期波形存在直流偏置。的周期波形存在直流偏置。34思考题u 与与SCISCI接口相比，接口相比，SPISPI接口有何特点？接口有何特点？u 与外部扩展接口（与外部扩展接口（XINFXINF）相比，）相比，SPISPI接口有何特点？接口有何特点？u 采用采用DACDAC芯片和微处理器产生周期信号波形的方法也称芯片和微处理器产生周期信号波形的方法也称作直接数字合成（作直接数字合成（DDSDDS），与采用振荡器产生的波形（如），与采用振荡器产生的波形（如文氏电桥正弦波振荡器）相比，文氏电桥正弦波振荡器）相比，DDSDDS方法有何优缺点？方法有何优缺点？