TMS320F241型DSP的SPI口EEPROM擴(kuò)展
摘要:敘述了TI公司的TMS320F241型DSP的串行外設(shè)接口(SPI)擴(kuò)展EEPROM的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞:DSP SPI EEPROM X5043
1.引言
TMS320F241型DSP是目前應(yīng)用比較廣泛的一款定點(diǎn)DSP,它具有20MIPS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。
在開發(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EEPROM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專有的直接寫入晶片提供最小為10萬次擦寫和最少100年的數(shù)據(jù)保存期。
2.硬件設(shè)計(jì)
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),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通過寫入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。
3.軟件設(shè)計(jì)
3.1工作模式的選擇
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引腳開始輸出數(shù)據(jù),如圖5所示。
作為主器件的DSP可以選擇 ‘上升沿,無延時(shí)’和‘上升沿、有延時(shí)’兩種時(shí)鐘工作模式?!仙?,無延時(shí)’模式與X5043的工作模式一致,數(shù)據(jù)在SPICLK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。
3.2波特率的選擇
SPI波特率可以由如下兩種情況計(jì)算得出:
(1)對(duì)于SPIBRR=3~127,波特率的計(jì)算公式為:
SPI波特率=CLKOUT/(SPIBRR+1)
(2)對(duì)于SPIBRR=0~2,波特率的計(jì)算公式為:
SPI波特率=CLKOUT/4
式中,CLKOUT=器件的CPU時(shí)鐘頻率;SPIBRR=主SPI器件中的SPIBRR內(nèi)容。
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 =16106/(SPIBRR+1)≤3.3106Hz
SPIBRR≥4+9
3.3 DSP的數(shù)據(jù)傳輸格式
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)長度的數(shù)據(jù)寫入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)長度的數(shù)據(jù)寫入SPIDAT或SPIRXBUF 的低8位上。
3.4各控制寄存器設(shè)置
LDP #SPICCR>>7
SPLK #0007h,SPICCR
;復(fù)位SPI, 8個(gè)字符長度
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 #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
3.5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
X5043存儲(chǔ)器地址:
WREN .set 0600h
;設(shè)置寫使能鎖存指令地址
WRDI .set 0400h
;復(fù)位寫使能鎖存指令地址
RSDR .set 0500h
;讀狀態(tài)寄存器指令地址
WRSR .set 0100h
;寫狀態(tài)寄存器指令地址
READh .set 0B00h
READl .set 0300h
;讀存儲(chǔ)器陣列數(shù)據(jù)指令地址
WRITEh .set 0A00h
WRITEl .set 0200h
;寫存儲(chǔ)器陣列數(shù)據(jù)指令地址
3.5.1 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 SPITXBUF
;寫需發(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>>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
3.5.2 X5043內(nèi)部非易失性寫判斷子程序代碼
RSDR_WIP:
SPISTE_LOW
;置低SPISTE引腳,從而選通X5043
LDP #0
SPLK #RSDR,SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;寫讀狀態(tài)寄存器地址,高8位
SPISTE_HIGH
;置高SPISTE引腳,禁止X5043
LDP #0
BIT SPI_Xdata,BIT0
BCND RSDR_WIP,TC
;測(cè)試狀態(tài)寄存器WIP位。如果WIP=1,正在進(jìn)行內(nèi)部寫操作。
;等待內(nèi)部寫操作完成進(jìn)行下一步操作
RET
使用上述判斷子程序能夠保證X5043完成內(nèi)部寫操作。向X5043存儲(chǔ)器陣列寫入數(shù)據(jù)時(shí)后面將跟隨一次非易失性寫操作??梢宰x狀態(tài)寄存器檢查WIP位,若WIP為高則非易失性寫正在進(jìn)行。X5043存儲(chǔ)器非易失性寫周期為10mS,也可以在一個(gè)寫操作完成后作一個(gè)大于10mS的延時(shí),以保證X5043完成內(nèi)部寫操作。
3.5.3向X5043 EEPROM存儲(chǔ)器陣列中寫數(shù)據(jù)
如圖4所示,向EEPROM存儲(chǔ)器陣列寫入任何數(shù)據(jù)之前,必須用WREN指令設(shè)置WEL位。首先將CS拉低,向器件輸入WREN指令,然后拉高/CS。再次拉低/CS并輸入WRITE指令,緊跟隨8位地址,然后是要寫入的數(shù)據(jù)。WRITE指令的位3是地址位A8,該位選擇陣列的高半部分或是低半部分。如果/CS在WREN和WRITE之間不變?yōu)楦?,則WRITE指令將被忽略。為了完成寫操作,在最后一個(gè)被寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)的位0完成后/CS必須被拉高。如果它在任何其它時(shí)間被拉高,寫操作將不完成。
寫1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的程序代碼如下:
WRITE:
KICK_DOG
CALL RSDR_WIP
;讀狀態(tài)寄存器檢查WIP位
;寫WREN指令代碼段
SPISTE_LOW
;置低SPISTE引腳,從而選通X5043
LDP #0
SPLK #WREN,SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
SPISTE_HIGH
;置高SPISTE引腳,禁止X5043
CALL RSDR_WIP
;讀狀態(tài)寄存器檢查WIP位
;寫WRITE指令/地址/數(shù)據(jù)代碼段
SPISTE_LOW
;置低SPISTE引腳,從而選通X5043
LDP #0
SPLK #WRITEl(h),SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;輸入寄存器指令
LDP #0
LACL address1
SACL SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;輸入寄存器地址
LDP #0
LACL data1
SACL SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;輸入寄存器數(shù)據(jù)
SPISTE_HIGH
;置高SPISTE引腳,禁止X5043
CALL RSDR_WIP
;讀狀態(tài)寄存器檢查WIP位,X5043完成內(nèi)部非易失性寫
RET
3.5.4從X5043 EEPROM中讀取數(shù)據(jù)
如圖5所示,/CS只要拉低選中器件。8位READ指令送到器件,后面跟隨8位地址,就可以讀取指定地址下的EEPROM存儲(chǔ)器陣列中的數(shù)據(jù)。READ指令的位3選擇器件的高半部分或是低半部分。在READ指令碼和地址送出后,在選定地址的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)即在SO線上移出。讀操作由拉高/CS而終止。
讀1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的程序代碼如下:
READ:
KICK_DOG
CALL RSDR_WIP
;讀狀態(tài)寄存器檢查WIP位
SPISTE_LOW
;置低SPISTE引腳,從而選通X5043
LDP #0
SPLK #READl(h),SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;輸入寄存器指令
LDP #0
LACL address1
SACL SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;輸入寄存器地址
LDP #0
LACL data1
SACL SPI_Xdata
CALL XMIT_VALUE
;此data1無意義,使SPI口連續(xù)提供時(shí)鐘信號(hào),使數(shù)據(jù)輸出
;輸出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SPI_Xdata中
SPISTE_HIGH
;置高SPISTE引腳,禁止X5043
RET
由于X5043是一個(gè)半雙工器件,在WRITE子程序中從SPIRXBUF中讀出來的數(shù)據(jù)是無效的,同時(shí),在READ子程序中寫向SPITXBUF的data1數(shù)據(jù)也是無效的,只起啟動(dòng)發(fā)送時(shí)鐘的作用。
4.結(jié)束語
DSP可以連續(xù)的向EEPROM中寫入多至16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。唯一的限制是16個(gè)字節(jié)必須在同一頁中。一頁地址由[X XXXX 0000]開始,由[X XXXX 1111]結(jié)束。如果字節(jié)地址達(dá)到了頁中的最后字節(jié)而時(shí)鐘仍在繼續(xù),則計(jì)數(shù)器將返轉(zhuǎn)至該頁的第一個(gè)地址并重寫前面已寫過的數(shù)據(jù)。在連續(xù)地提供時(shí)鐘脈沖的條件下儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器地址處的數(shù)據(jù)可被連續(xù)地讀出。在每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)被移出后,器件即自動(dòng)將地址增加至下一個(gè)更高的地址。當(dāng)達(dá)到最高的地址時(shí),地址計(jì)數(shù)器即翻轉(zhuǎn)到地址00H,使讀周期無限制地連續(xù)下去。上面只給出了X5043單個(gè)字節(jié)的讀寫程序代碼,對(duì)于多個(gè)字節(jié)或一頁16個(gè)字節(jié)的讀寫程序代碼可根據(jù)單個(gè)字節(jié)的讀寫程序代碼進(jìn)行擴(kuò)展給出。
評(píng)論