關于DSP多SPI端口通信設計的探究

　引言
　　目前在電氣自動化控制裝置中，廣泛采用各種通信手段以完成上層與底層控制器、底層控制器以及控制芯片之間的信息傳遞，并實現(xiàn)相應的控制功能；各種通信功能的設計與實現(xiàn)已成為自動化裝置設計的重要組成部分。本文以一種超聲波電機運動控制裝置為應用背景，討論了基于CPLD的DSP控制芯片多SPI端口通信技術。
　　串行同步外設端口（SPI）通常也稱為同步外設端口，具有信號線少、協(xié)議簡單、傳輸速度快的特點，大量用在微控制器與外圍芯片的通信中。目前SPI通信方式已被普遍接受，帶有SPI端口的芯片越來越多，如Flash、RAM、A／D轉換、LED顯示、控制專用 DSP芯片等。
　　本文介紹一種采用運動控制專用DSP芯片DSP56F801設計的超聲波電機運動控制裝置。由于該超聲波電機需要采用兩相四路對稱．PWM信號來實現(xiàn)驅動控制，而DSP芯片無法直接產(chǎn)生所需PWM信號，采用軟件方法又會占用大量的DSP計算時間，于是設計了基于可編程邏輯器件（CPLD）的對稱PWM信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器在DSP的控制下，可以實現(xiàn)輸出兩相PWM控制信號的占空比及相位差調(diào)節(jié)；同時采用具有SPI接口的可編程振蕩器LTC6903，實現(xiàn)在DSF?？刂葡碌腜WM控制信號頻率調(diào)節(jié)［1］。由此可見，為了實現(xiàn)DsP對PwM控制信號占空比、相位差及頻率的控制，需要采用適當?shù)耐ㄐ欧绞綄崿F(xiàn)DSP與CPLD及LTC6903之間的控制信息傳遞。DSP56F801芯片具有一個SPI通信端口。本文在分析SPI 數(shù)據(jù)傳輸時序關系的基礎上，設計并實現(xiàn)了基于CPLD的多SPI接口通信。
　　1 工作原理
　　SPI是一個同步協(xié)議接口，所有的傳輸都參照一個共同的時鐘。在同一個SPI端口可以實現(xiàn)一個主機芯片與多個從機芯片的相連，這時主機通過觸發(fā)從設備的片選輸入引腳來選擇從設備，沒有被選中的從設備將不參與SPI傳輸。SPI主使用4個信號：主機輸出／從機輸人（MOSI）、主機輸入／從機輸出（MISO）、串行時鐘信號SCLK和外設芯片選擇信號（SS）。主機和外設都包含一個串行移位寄存器，主機通過向它的SPI串行移位寄存器寫入一個字節(jié)來發(fā)起一次傳輸。寄存器是通過MOSI引腳將字節(jié)傳送給從設備，從設備也將自己移位寄存器中的內(nèi)容通過MISO信號線返回給主機。這樣，兩個移位寄存器中的內(nèi)容就被交換了。外設的寫操作和讀操作是同步完成的，因此SPI成為一個很有效的串行通信協(xié)議［2］。
　　SPI端口的通信網(wǎng)絡結構框圖如圖1所示。為了使信號發(fā)生器輸出可調(diào)頻、調(diào)壓和調(diào)相輸出的兩相四路PWM波，需要DSP向CPLD電路輸出參數(shù)。這4個控制參數(shù)的傳遞是在小型的通信網(wǎng)絡中實現(xiàn)的。在該網(wǎng)絡中，DSP的SPl只是進行數(shù)據(jù)輸出端口的寫操作，即輸出電壓控制字、相位控制字和頻率控制字。數(shù)據(jù)流程：主機DSP向cPLD傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在MOSI引腳上輸出，同時數(shù)據(jù)在時鐘信號的作用下實現(xiàn)同步移位輸出。由于不需要從機向主機回送任何數(shù)據(jù)，主機在數(shù)據(jù)傳輸結束之后，結束這次傳送。由于sPI端口工作時沒有應答信號，并且數(shù)據(jù)在發(fā)送時無需校驗位，所以要求主、從器件的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收必須完全符合設定的SPI時序要求，否則數(shù)據(jù)傳輸將出現(xiàn)錯誤。