ARM與TLV5637的模擬SPI接口設(shè)計

摘 要 在對SPI接口協(xié)議進行分析的基礎(chǔ)上，提出了利用ARM的GPIO口來模擬SPI接口的通用實現(xiàn)方法。根據(jù)串行D／A芯片TLV5637的時序特性和操作要求，利用模擬的SPI接口方法，實現(xiàn)了對TLV5637的訪問。
關(guān)鍵詞 模擬SPI ARM TLV5637

引 言
SPI(Serial Peripheral Interface)是Motorola公司推出的一種同步串行外圍接口。該接口由于協(xié)議實現(xiàn)簡單，傳輸速度快等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于EEPROM、 Flash、實時時鐘、A／D轉(zhuǎn)換器以及D／A轉(zhuǎn)換器等芯片的讀寫。本文根據(jù)實際工程中的應(yīng)用需求，用ARM芯片LPC2378的GPIO來模擬SPI接口，以實現(xiàn)對外圍SPI接口器件的操作。其中，D／A轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)中的一個功能單元，利用GPIO模擬SPI接口的思想和方法，實現(xiàn)對串行D／A芯片 TLV5367的訪問，以滿足工程要求。

1 SPI串口通信格式
SPI接口協(xié)議要求接口設(shè)備按主一從方式進行配置，總線上可以連接多個可作為主機的控制器、具備SPI接口的輸入／輸出設(shè)備，但同一時間內(nèi)總線上只能允許一個設(shè)備充當(dāng)主機。通常，SPI接口包括4種信號：
MISO串行數(shù)據(jù)輸入，也稱主入從出。
MOSI 串行數(shù)據(jù)輸出，也稱主出從入。
SCK 串行時鐘，由主機提供給從機。
SS 從機片選信號。
在時鐘SCK的作用下，SPI主機發(fā)送寄存器的內(nèi)容順序移位輸出給SPI從機。同時，SPI從機也將其數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容移位輸出給主機。圖1為其工作原理示意圖。

2 基于ARM的SPI接口模擬
LPC2378是Philips公司生產(chǎn)的ARM7系列芯片。該芯片是一款支持實時仿真和嵌入式跟蹤的16／32位 ARM7TDMI-S微控制器，具有三級流水線指令處理結(jié)構(gòu)。LPC2378具有5個32位的GPIO端口。對GPIO口的控制可以通過操作以下GPIO 寄存器來實現(xiàn)：
FIODIR 快速GPIO端口方向控制寄存器；
FIOMASK 快速GPIO端口屏蔽寄存器；
FIOPIN 快速GPIO端口狀態(tài)寄存器；
FIOSET 快速GPIO端口置位寄存器；
FIOCLR 快速GPIO端口清零寄存器。
通常，SPI接口的串行時鐘SCK按時序可以分為兩種：在SCK上升沿采樣數(shù)據(jù)和在SCK的下降沿采樣數(shù)據(jù)。由于SPI接口定義的靈活性，導(dǎo)致了各個廠商生產(chǎn)的具有SPI接口的芯片在工作時序上不一致。為了提高程序的通用性，用條件編譯的方法來設(shè)置。同時為了增強程序的規(guī)整性，作如下設(shè)定：P2．0輸出 SS從機使能信號；P2．1輸出SCK時鐘信號；P2．2對應(yīng)MISO信號；P2．3對應(yīng)MOSI信號。圖2所示為GPIO模擬SPI接口發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)的程序流程。發(fā)送數(shù)據(jù)前需將從機使能信號設(shè)置為有效，而且一直保持到數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。由于是在SCK上升沿數(shù)據(jù)有效，因此在發(fā)送每個數(shù)據(jù)位前需將SCK設(shè)為低電平，然后根據(jù)數(shù)據(jù)最高位來設(shè)定MOSI端口的輸出電平，最后再將SCK設(shè)置為高電平。SPI從機設(shè)備便在SCK的上升沿處對MOSI信號線采樣，從而讀取該數(shù)據(jù)位電平。在SCK下降沿采樣數(shù)據(jù)，只需將SCK設(shè)置高低電平的次序互換即可。