dsp的spi接口課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　2014~2015學(xué)年 第一學(xué)期</p><p>　　《DSP原理及應(yīng)用》</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題 目： DSP的SPI接口 </p><p>　　班 級(jí)： 11電子信息（1） </p><p&g

2、t;<b>　　姓 名： </b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　電氣工程學(xué)院</b></p><p><b>　　2014年11月</b></p><p>　　《DSP原理及應(yīng)用》任務(wù)書(shū)&l

3、t;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄1</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　第1章 硬件電路設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1 TMS320LF2407A的介紹

4、3</p><p>　　1.2 TLV5617的介紹4</p><p>　　1.3 DA轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理圖5</p><p>　　第2章 軟件的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 程序流程圖6</p><p>　　2.2 SPI 接口的DA 實(shí)驗(yàn)編程6</p><p>　　第3章

5、SPI接口的EEPROM存儲(chǔ)區(qū)訪問(wèn)8</p><p>　　3.1 接口特點(diǎn)8</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 軟件設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　總 結(jié)11</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)12</p><p&

6、gt;<b>　　附 錄13</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)處理就是用數(shù)值計(jì)算的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工的理論和技術(shù)，它的英文原名叫digital signal processing，簡(jiǎn)稱DSP。它是集成專用計(jì)算機(jī)的一種芯片，只有一枚硬幣那么大。有時(shí)人們也將DSP看作是一門應(yīng)用技術(shù)，稱為DSP技

7、術(shù)與應(yīng)用。介紹TMS320LF2407A的SPI的D/A轉(zhuǎn)換芯片采用TLV5617進(jìn)行數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換通過(guò)觀察輸出的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證通信和轉(zhuǎn)換的情況。TLV5617是單極性，10位串口DA,所以生成的正弦波數(shù)據(jù)要換算到TLV5617的數(shù)據(jù)范圍，而且根據(jù)TLV5617要求的數(shù)據(jù)格式還要對(duì)換算后的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的變換才能最終通過(guò)SPI接口發(fā)送給TLV5617.在這個(gè)應(yīng)用中SPI用于控制TLV5617工作，所以配置為主模式。從TLV5617的控制時(shí)序中

8、可以發(fā)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿鎖存。因此SPI時(shí)鐘配置選擇無(wú)延下降沿即SPI在時(shí)鐘的下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖存在TLV5617。本設(shè)計(jì)對(duì)DA轉(zhuǎn)換的工作原理的分析以及對(duì)DSP的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行功能分析設(shè)計(jì)出數(shù)模轉(zhuǎn)換接口的系統(tǒng)框圖硬件電路圖和軟件程序。DSP的串行外設(shè)接口（SPI）完成EEPROM的存儲(chǔ)區(qū)訪問(wèn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器 串行外設(shè)接口 D/A轉(zhuǎn)換 TLV5617

9、EEPROM</p><p>　　第1章　硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 TMS320LF2407A的介紹</p><p>　　TMS320LF2407A的D/A轉(zhuǎn)換是基于2407的SPI接口以及TLV5617芯片里完成。SPI參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)募拇嫫饔?個(gè),其中SPICCR、SPICTL用于設(shè)置SPI的工作狀態(tài)工作方式、數(shù)據(jù)長(zhǎng)。作為主器件時(shí),時(shí)鐘模式的選擇

10、要參考工作方式。SPIBRR用于設(shè)定SPI的波特率;SPISTS反映數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài);SPIRXBUF、SPITXBUF用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送;SPIDAT為數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收緩沖寄存器。</p><p>　?。?）2407A的SPI工作方式和時(shí)鐘模式</p><p>　　工作方式:2407A的SPI功能模塊是一種真正的同步串行接方式無(wú)延時(shí)上升沿有延時(shí)上升沿?zé)o延時(shí)下降沿有延時(shí)下降沿SPICLK信

11、號(hào)上升沿發(fā)送數(shù)據(jù),下降沿接00收數(shù)據(jù)提前SPICLK信號(hào)上升沿半個(gè)周期發(fā)送數(shù)據(jù),上升沿接收數(shù)據(jù)SPICLK信號(hào)下降沿發(fā)送數(shù)據(jù),上升沿接01口,可以工作于主動(dòng)和從動(dòng)方式。將SPICTL寄存器的位2(MASTER/SLAVE)設(shè)置為1,即選擇了主動(dòng)工作方式,2407A作為主器件;反之,為從動(dòng)方式,2407A作為從器件。當(dāng)SPI工作在主動(dòng)方式時(shí),SPICLK為時(shí)鐘信號(hào)輸出端,與從器件的時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳相連接,二者共用2407A的時(shí)鐘信號(hào)。SP

12、I數(shù)據(jù)傳輸由第30、32、33、35引腳完成。引腳功能見(jiàn)表1。</p><p><b>　　表1 引腳功能表</b></p><p>　　引腳名稱：SPISIMO(30引腳)SPISOMI(32引腳)SPISTE(33引腳)SPICLK(35引腳)</p><p>　　2407A數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度可以是1到16位,收發(fā)數(shù)據(jù)的功能從動(dòng)輸入/主動(dòng)輸出從動(dòng)輸

13、出/主動(dòng)輸入從動(dòng)發(fā)送使能串行時(shí)鐘輸入/輸出位數(shù)由SPI的配置控制寄存器SPICCR的低四位(SPICHAR3～SPICHAR0)決定。在二進(jìn)制中,這四位共有16種組合,每一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一種數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,比如:組合是0000時(shí),規(guī)定收發(fā)數(shù)據(jù)的位數(shù)是1位;當(dāng)組合是1111時(shí),就規(guī)定了收發(fā)數(shù)據(jù)位數(shù)為16位。SPI數(shù)據(jù)的收發(fā)都經(jīng)過(guò)發(fā)送/接收緩沖寄存器SPIDAT。SPIDAT是一個(gè)16位寄存器,SPI發(fā)送采用左對(duì)齊方式,所以當(dāng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)小于16位時(shí)

14、,需對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,有效位要從高位開(kāi)始放置(靠左),無(wú)效位可為隨意的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　(2) 時(shí)鐘模式</b></p><p>　　SPI的時(shí)鐘模式有四種。時(shí)鐘模式的選擇由配置控制寄存器SPICCR的時(shí)鐘極性位(位6:CLOCKPO2LARITY)和接口操作控制寄存器SPICTL的時(shí)鐘相位位(位3:CLOCKPHASE)的組合狀態(tài)來(lái)決定。&l

15、t;/p><p>　　圖2 SPI數(shù)據(jù)傳輸格式時(shí)序</p><p>　　波特率的設(shè)定要參考外設(shè)的最大傳輸頻率。通過(guò)向波特率寄存器(SPIBRR)寫(xiě)入設(shè)定值,就可以得到不同的波特率。波特率計(jì)算公式如下:SPI波特率=SYSCLK/(SPIBRR+1)(3ΦSPIBRRΦ127)(SPISPI波特率=SYSCLK/4BRR=0,1,2時(shí))其中,SPIBRR為SPI模塊的SPIBRR寄存器中的內(nèi)容,

16、SYSCLK為倍頻或分頻后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。</p><p>　　1.2 TLV5617的介紹</p><p>　　TLV5617A是帶有靈活3線串行接口的雙10位電壓輸出數(shù)/模轉(zhuǎn)換數(shù)，DAC串行接口可與TMS320 SPITM QSPIM和MiscrowaresTM的串行端口兼容。它可用含有4個(gè)控制位和10個(gè)數(shù)據(jù)位的串行16位字符串編程。</p><p><b

17、>　　其特點(diǎn)</b></p><p>　　雙10位電壓輸出數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC：可編程的內(nèi)部基準(zhǔn)，可編程的穩(wěn)定時(shí)間，快速方式2.5s，慢速方式12s,可與TMS320和SPITM串行端口兼容</p><p>　　應(yīng)用范圍:數(shù)據(jù)伺服系統(tǒng)控制回路，數(shù)據(jù)偏置和增益調(diào)節(jié)器，工業(yè)處理控制，機(jī)械和運(yùn)作控制器件，海量存儲(chǔ)器一般功能TLV5617A是一個(gè)基于串聯(lián)電阻結(jié)構(gòu)的雙10位電源的DA

18、C,它由一個(gè)串行接口一個(gè)速度和掉電控制邏輯一個(gè)電阻字符串和一個(gè)軌對(duì)軌的輸出緩沖器組成輸出電壓全額度由內(nèi)部基準(zhǔn)決定由一下公式給出：</p><p>　　2REF CODE/0*1000【v】</p><p>　　其中REFSHI 電壓基準(zhǔn)，CODE是在0x000至0xFFC范圍內(nèi)的數(shù)字輸入值一次上電復(fù)位初始化內(nèi)部鎖存至置位狀態(tài)所有位均為0。</p><p><b

19、>　　串行接口</b></p><p>　　CS引腳的下降沿開(kāi)始將數(shù)據(jù)一位接一位從最高有效位開(kāi)始轉(zhuǎn)移到在SCLK引腳的下降沿上的內(nèi)部寄存器中在16位數(shù)據(jù)傳送完或CS上升時(shí)轉(zhuǎn)移寄存器的內(nèi)部被移入目標(biāo)鎖存DACA DACB緩沖器或控制中這取決于數(shù)據(jù)字中的控制位。</p><p>　　1.3 DA轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖3 DA轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理

20、圖</p><p>　　第二章 軟件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 程序流程圖</b></p><p>　　圖4 SPI模塊軟件流程</p><p>　　當(dāng)SPICTL的使能發(fā)送允許位TALK位為1時(shí),寫(xiě)數(shù)據(jù)到SPIDAT或SPITXBUF就啟動(dòng)了SPISIMO引腳的數(shù)據(jù)發(fā)送,數(shù)據(jù)從SPIDAT的最高位依

21、次發(fā)送出去。在數(shù)據(jù)移出SPIDAT時(shí),將置位SPI的接口狀態(tài)寄存器SPISTS的中斷標(biāo)志位SPIINTFLAG;若中斷使能,將發(fā)生中斷事件。2407A發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)可以用兩種方法檢測(cè):一是中斷方式,二是查詢方式。查詢方式查詢SPI中斷標(biāo)志位SPIINTFLAG是否為1,若為1,則數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。</p><p>　　2.2 SPI 接口的DA 實(shí)驗(yàn)編程</p><p>　　DA轉(zhuǎn)換程序 #i

22、nclude "global.c" void SystemInit(); void Timer1Init(); void KickDog(); void SPI_Init(); void DA_OUT(unsigned CHANNEL,unsigned int RNG,unsigned int SPI_DATA); int numled0=200; unsigned int t0=0,i=0; int Voltage

23、=0; main() { SystemInit(); //系統(tǒng)初始化 MCRA=MCRA & 0xC0FF; //IOPB0-6設(shè)為IO口模式 PBDATDIR=0xFFC2; //所有LED=0 PBDATDIR=PBDATDIR | 0x003D; //所有LED=1 SPI_Init(); // CreateDASigal(); /* while(1) { CreateDASigal(); i=10; for(i=0;i&

24、lt;100;i++); } */ Timer1Init(); //定時(shí)器初始化 asm(" CLRC INTM "); while(1</p><p>　　第三章 SPI接口的EEPROM存儲(chǔ)區(qū)訪問(wèn)</p><p>　　3.1 SPI接口特點(diǎn)</p><p>　　TMS320F241型DSP是目前應(yīng)用比較廣泛的一款定點(diǎn)DSP，它具有20MIP

25、S的指令執(zhí)行速度，強(qiáng)大的內(nèi)部事件管理器、I/O端口和其他外圍設(shè)備。其中，串行外設(shè)接口（SPI）是一個(gè)高速同步串行輸入/輸出（I/O）端口，它允許一個(gè)具有可編程長(zhǎng)度（1到16位）的串行位流，以可編程的位傳送速率從設(shè)備移入或移出。SPI通常用于DSP控制器和外部器件或其它控制器間的通訊。</p><p>　　在開(kāi)發(fā)DSP系統(tǒng)時(shí)，某些情況下會(huì)讀取或者存儲(chǔ)一些定值，這時(shí)我們就需要擴(kuò)展EEPROM。具有SPI接口的串行EE

26、PROM均可被TMS320F241直接邏輯擴(kuò)展，方便易行。X5043是Xicor公司最高時(shí)鐘速率為3.3MHz帶有塊鎖保護(hù)的4Kbits的CMOS串行EEPROM。該器件內(nèi)部組織陣列是X8位，具有串行外圍接口（SPI）和軟件協(xié)議的特點(diǎn)，允許在簡(jiǎn)單的四線總線上工作；該器件利用Xicor專有的直接寫(xiě)入晶片提供最小為10萬(wàn)次擦寫(xiě)和最少100年的數(shù)據(jù)保存期。</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)</

27、b></p><p>　　X5043與TMS320F241型DSP的連接關(guān)系如圖1所示。DSP作為主控制器，工作于主模式下，SPISIMO為DSP的數(shù)據(jù)發(fā)送端，連接到X5043的數(shù)據(jù)接收端(SI)；SPISOMI為DSP的數(shù)據(jù)接收端，連接到X5043的數(shù)據(jù)發(fā)送端(SO)；SPISTE配置成I/O口連接到X5043的片選端（/CS）；SPICLK為SPI數(shù)據(jù)傳送的時(shí)鐘信號(hào)，連接到X5043的串行時(shí)鐘端（SCK

28、），串行時(shí)鐘由DSP控制。DSP的數(shù)據(jù)在SPISIMO引腳上輸出并從SPISOMI上鎖存， DSP通過(guò)寫(xiě)入SPIDAT寄存器的數(shù)據(jù)啟動(dòng)SPICLK串行時(shí)鐘信號(hào)從而啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)8位串行位流傳送完畢后，SPICLK信號(hào)中止，傳送結(jié)束。</p><p><b>　　3.3軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）工作模式的選擇</p><p>

29、　　TMS320F241的SPI接口有可選擇的四種不同的時(shí)鐘模式，如何選擇時(shí)鐘模式是它與各種擴(kuò)展SPI接口器件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的關(guān)鍵。X5043的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿從SO引腳上輸出并在時(shí)鐘上升沿從SI引腳上鎖存。讀操作時(shí)，在其從SI引腳輸入的最低位地址所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘下降沿，其SO引腳開(kāi)始輸出數(shù)據(jù)。作為主器件的DSP可以選擇 ‘上升沿，無(wú)延時(shí)’和‘上升沿、有延時(shí)’兩種時(shí)鐘工作模式。‘上升沿，無(wú)延時(shí)’模式與X5043的工作模式一致，數(shù)據(jù)在SPICL

30、K信號(hào)的時(shí)鐘上升邊沿（從低電平到高電平）從移位寄存器移出在SI引腳上鎖存，在時(shí)鐘下降邊沿（從高電平到低電平）從SO引腳上輸出的數(shù)據(jù)鎖存到移位寄存器中?！仙?，有延時(shí)’模式如圖4所示，數(shù)據(jù)在SPICLK信號(hào)上升沿前半個(gè)周期從移位寄存器移出，在緊接著的上升邊沿在SI引腳上鎖存，在時(shí)鐘下降邊沿（從高電平到低電平）從SO引腳上輸出的數(shù)據(jù)鎖存到移位寄存器中。</p><p><b>　?。?）波特率的選擇<

31、;/b></p><p>　　SPI波特率可以由如下兩種情況計(jì)算得出：對(duì)于SPIBRR=3~127，波特率的計(jì)算公式為：</p><p>　　SPI波特率=CLKOUT/（SPIBRR+1）</p><p>　　對(duì)于SPIBRR=0~2，波特率的計(jì)算公式為：SPI波特率=CLKOUT/4</p><p>　　式中，CLKOUT=器件的C

32、PU時(shí)鐘頻率；SPIBRR=主SPI器件中的SPIBRR內(nèi)容。</p><p>　　X5043最大的SPI波特率為3.3MHz，若DSP的CPU時(shí)鐘頻率CLKOUT=16MHz，則：最大的SPI波特率 =16×106/(SPIBRR+1)≤3.3×106HzSPIBRR≥4+9</p><p>　?。?） DSP的數(shù)據(jù)傳輸格式</p><p>

33、;　　DSP中SPI有16位的發(fā)送和接收能力，且接收和發(fā)送均是雙緩沖。所有數(shù)據(jù)寄存器都是16位寬的，而X5043的地址、數(shù)據(jù)寄存器均是8位的，將DSP中SPI傳輸字符長(zhǎng)度設(shè)置成8位寬。要向X5043存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，DSP將一個(gè)8位字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SPIDAT或SPITXBUF的高8位上如圖2所示，在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，以左對(duì)齊方式發(fā)送，先發(fā)送數(shù)據(jù)的最高位。DSP接收一個(gè)8位字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，是以右對(duì)齊方式接收如圖3所示，8位字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)寫(xiě)入

34、SPIDAT或SPIRXBUF 的低8位上。</p><p>　?。?）各控制寄存器設(shè)置</p><p>　　LDP  #SPICCR>>7SPLK  #0007h,SPICCR ;復(fù)位字符長(zhǎng)度SPLK  #000Eh,SPICTL;主模式,使能TALK,禁止SPI的中斷;上升沿發(fā)送,下降沿接收，有延時(shí)SPLK  #

35、000Fh,SPIBRR;設(shè)置SPI的傳輸波特率SPLK  #0087h,SPICCR;SPI準(zhǔn)備好發(fā)送或接收下一字符</p><p>　?。?）程序設(shè)計(jì)RAM塊中的變量定義：.bss  SPI_Xdata,1;SPI數(shù)據(jù)傳輸暫存器.bss  address1,1;EEPROM存儲(chǔ)器地址暫存器.bss  data1,1;EEPROM存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)暫存器</p

36、><p>　　X5043存儲(chǔ)器地址：WREN      .set  0600h;設(shè)置寫(xiě)使能鎖存指令地址WRDI      .set  0400h;復(fù)位寫(xiě)使能鎖存指令地址RSDR      .set  0500h;讀狀態(tài)寄存器指令地址

37、WRSR      .set  0100h;寫(xiě)狀態(tài)寄存器指令地址READh     .set  0B00hREADl     .set  0300h;讀存儲(chǔ)器陣列數(shù)據(jù)指令地址WRITEh    .set  0A00hWRITEl&

38、#160;   .set  0200h;寫(xiě)存儲(chǔ)器陣列數(shù)據(jù)指令地址</p><p>　　（6）DSP的SPI數(shù)據(jù)發(fā)送、接收子程序代碼XMIT_VALUE:LDP   #0  LACC  SPI_Xdata  LDP   #SPITXBUF>>7  SACL  SPI

39、TXBUF;寫(xiě)需發(fā)送的值到SPI傳輸緩沖器XMIT_RDY:  LDP   #SPISTS>>7  BIT   SPISTS,BIT6  BCND  XMIT_RDY,NTC;測(cè)試SPI_INT位，如果SPI_INT=0,則重復(fù)循環(huán);等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢進(jìn)行下一步操作 LDP   #SPIRXBUF>&g

40、t;7  LACL  SPIRXBUF;讀取數(shù)據(jù)清除SPI_INT標(biāo)志位  LDP #0 SACL  SPI_Xdata;將接收的值存入數(shù)據(jù)傳輸暫存器RET</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它尤其適合做數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用，而學(xué)好數(shù)字信號(hào)處理對(duì)日后的信息

41、處理的深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用有著重要的意義，因而學(xué)好DSP技術(shù)就有很深遠(yuǎn)的意義。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)詳細(xì)掌握了TMS320LF2407A的SPI功能模塊和TLV5617的性能特點(diǎn),完成了SPI的DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)和EEPROM存儲(chǔ)區(qū)訪問(wèn)。 在此次課程設(shè)計(jì)中我也遇到了很多問(wèn)題,通過(guò)閱讀幾本參考書(shū)和其他一些資料，自己已經(jīng)基本明白了他們的作用和配置方法。還有就是程序的調(diào)試，DSP的結(jié)構(gòu)比單片機(jī)要復(fù)雜的多，相應(yīng)的寄存器比較多，而且很多情況下編寫(xiě)DSP程序都需要操

42、作盒配置，這既要對(duì)諾依曼體系結(jié)構(gòu)的共性有一定了解，同時(shí)也要針對(duì)DSP的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，編程前需對(duì)各個(gè)硬件模塊之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行整體考慮，這樣可以訓(xùn)練自己的系統(tǒng)思維。當(dāng)然這些問(wèn)題都有一定的難度，但是想辦法解決它們的過(guò)程也就是學(xué)習(xí)和進(jìn)步的過(guò)程。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]劉和平,王維俊,等.TMS320LF240XDSPC語(yǔ)言開(kāi)

43、發(fā)應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[2]TLC5620C,TLC5620I數(shù)據(jù)手冊(cè)武漢力源電子股份有限公司,1998.</p><p>　　[3]楊永輝,曹丹華,吳裕斌.TMS320LF2407A與SPI的接口設(shè)計(jì)測(cè)控技術(shù),2003,22</p><p>　　[4]王改名，赫蘇敏，王忠杰，HD7279A的原理與應(yīng)用.2007<