一种通过SPI接口协议实现DSP与其它设备通信的方法

介绍了SPI通信协议，并着重介绍了TI公司生产的TMS320C5402 DSP用于SPI协议通信时的串口配置方法和接口电路设计实例，最后给出了串口McBSP的配置程序。
     关键词：多通道缓冲串行口，主设备，从设备，NECuPD780308，SPI，DSP

1 引 言
　　随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，DSP技术也正以极快的速度应用到科技和国民经济的各个领域。在很多工程开发处理中，往往要求实现单片DSP芯片与单片DSP芯片、多片DSP芯片以及其它处理芯片的通信，怎样更高效、更便捷地实现通信，已成为广大DSP应用者必须首要解决的一个问题。
　　本文根据笔者在工程应用和调试TIDSPTMS320C5402与NECuPD780308单片机通信的经验，着重介绍并讨论通过将C5402 DSP的多通道缓冲串行口McBSP（Multi－channel Buffered Serial Port）配置为SPI模式（即时钟停止模式），实现DSP与其它单片处理器通信，并给出部分程序代码，供读者们参考。
2　多通道缓冲串行口McBSP
　　多通道缓冲串行口McBSP的功能是提供器件内外数据串行交换。同以前的串口相比，McBSP串口具有相当大的灵活性。表1给出了有关VC5402的McBSP管脚的说明。其中串口接收、发送时钟和同步帧信号，既可由外部设备提供，又可由内部时钟发生器提供，大大地提高了通信的灵活性。

3　SPI协议：McBSP时钟停止模式
　　SPI协议是以主从方式工作的，有一个主设备和一个或多个从设备，接口包括以下4个信号：串行数据输入（也称为主进从出，或MISO）；串行数据输出（也称为主出从进，或MOSI）；串行移位时钟（也称为SCK）；从使能信号（也称为SS）。
    图1为设备接口示意图。

　　主设备通过提供移位时钟和从使能信号来控制信息的流动，从使能信号是一个可选的高低电平，它激活从设备（在没有时钟提供的情况下）的串行输入和输出。在没有专门的从使能信号的情况下，主从设备之间的通信则由移位时钟的有无来决定，在这种连接方式下，从设备必须自始至终保持激活状态，而且从设备只能是一个，不能为多个。
　　DSPVC5402提供的时钟停止模式则可用于SPI协议通信中，当McBSP被配置为时钟停止模式时，发送器和接收器是内部同步的，即可将McBSP配置为一个SPI主或从设备。其中，可将发送数据帧时钟（FSX）用作从使能（即SS），而发送数据位时钟（CLKX）则用作SPI协议中的SCK，由于接收数据位时钟（CLKR）和接收数据帧时钟（FSR）在内部与FSX和CLKX是相连的，所以该管脚不用于SPI模式。

　　当McBSP被配置作为一个主设备，传送输出信号（BDX）被用作SPI协议的MOSI信号，接收输入信号（BDR）就被用作MISO信号。图2所示为McBSP用作主设备的SPI接口。
　　同样地，当McBSP被配置作为一个从设备，BDX就被用作了MISO信号，BDR就被用作了MOSI信号。图3所示为McBSP用作从设备的SPI接口。
　　DSPVC5402的McBSP被用于时钟停止模式时，寄存器SPCR1的CLKSTP位域和引脚配置寄存器的CLKXP位的配置见表2。

4　McBSP作为SPI设备时的其它有关寄存器的配置
　　为了能使读者更好地掌握和了解当McBSP作为SPI设备时的有关寄存器配置，笔者将以McBSP作为SPI从设备运行为例，给读者介绍有关McBSP的其它有关寄存器的配置，若McBSP作为SPI主设备，则相关配置相反即可。
　　当McBSP作为SPI从设备时，主设备外部产生主时钟。CLKX引脚和FSX引脚必须被设置为输入。CLKX引脚和CLKR信号内部连接，从而传送和接收回路均由外部主时钟计时（CLKX）。同时，FSX引脚和FSR信号内部连接，CLKR引脚和FSR引脚不再需要外部信号连接。将McBSP用作从设备的SPI接口的例子如图3所示。
　　尽管CLKX信号由主设备外部产生且与McBSP同步，McBSP的采样率发生器必须可以启动正确的SPI从设备运行。采样率发生器应被编为它的最大速率（CPU时钟速率的一半）。内部采样率时钟被用来同步McBSP逻辑和外部主时钟及从使能信号。每次传送，McBSP需要FSX输入的从使能信号的上升沿。这就是说，在每次传送的开始，主设备必须维护从使能信号，在每次传送完成后，消除从使能信号。在两次传送之间，从使能信号不能一直保持为高电平。对正确的SPI从设备运行而言，McBSP的数据延迟参数必须设置为0，在这种运行模式中，值1或2没有定义。配置McBSP为从设备所需的寄存器位值列在表3中。

5　程序设计
　　下面是有关C5402的McBSP各个控制寄存器的配置，笔者在实践中已经测试过了，并且运用在了工程中，供读者们参考。



 
6　结束语
　　文中所介绍的串行SPI通信协议，是一种标准的通信协议，在很多场合下，很多芯片采用的正是这种机制，文中举例将DSP作为从设备，目的是时钟可由主设备来提供，不用再专门去调试时钟，这为开发提供了很大的方便。