來源：21IC中國電子網(wǎng); 作者：武漢市濱湖機械廠 徐小莉
摘要：敘述了TI公司的TMS320F241型DSP的串行外設(shè)接口（SPI）擴展EEPROM的軟、硬件實現(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DSP，它具有20MIPS的指令執(zhí)行速度，強大的內(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）是一個高速同步串行輸入/輸出（I/O）端口，它允許一個具有可編程長度（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，某些情況下會讀取或者存儲一些定值，這時我們就需要擴展EEPROM。具有SPI接口的串行EEPROM均可被TMS320F241直接邏輯擴展，方便易行。X5043是Xicor公司最高時鐘速率為3.3MHz帶有塊鎖保護的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，允許在簡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

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)傳送的時鐘信號，連接到X5043的串行時鐘端（SCK），串行時鐘由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SPICLK串行時鐘信號從而啟動數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)8位串行位流傳送完畢后，SPICLK信號中止，傳送結(jié)束。
3．軟件設(shè)計
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鐘模式，如何選擇時鐘模式是它與各種擴展SPI接口器件實現(xiàn)時鐘同步的關(guān)鍵。X5043的數(shù)據(jù)在時鐘下降沿從SO引腳上輸出并在時鐘上升沿從SI引腳上鎖存。讀操作時，在其從SI引腳輸入的最低位地址所對應(yīng)的時鐘下降沿，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’和‘上升沿、有延時’兩種時鐘工作模式?！仙?，無延時’模式與X5043的工作模式一致，數(shù)據(jù)在SPICLK信號的時鐘上升邊沿（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’模式如圖4所示，數(shù)據(jù)在SPICLK信號上升沿前半個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算得出：
（1）對于SPIBRR=3~127，波特率的計算公式為：
SPI波特率=CLKOUT/（SPIBRR+1）
（2）對于SPIBRR=0~2，波特率的計算公式為：
SPI波特率=CLKOUT/4
式中，CLKOUT=器件的CPU時鐘頻率；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時鐘頻率CLKOUT=16MHz，則：
最大的SPI波特率 =16×106/(SPIBRR+1)≤3.3×106Hz
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存儲數(shù)據(jù)時，DSP將一個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，在時鐘信號的作用下，以左對齊方式發(fā)送，先發(fā)送數(shù)據(jù)的最高位。DSP接收一個8位字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，是以右對齊方式接收如圖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
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
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存儲器地址暫存器
.bss; data1,1
;EEPROM存儲器數(shù)據(jù)暫存器
X5043存儲器地址：
WREN;