基于SPI通信接口的兩片DSP的雙向通信和任務(wù)同步

在載人航天、無人機(jī)、火控雷達(dá)等尖端技術(shù)領(lǐng)域的作動(dòng)系統(tǒng)中，常用雙控制器余度技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。兩個(gè)控制器之間就需要一種高效可靠的數(shù)據(jù)通信以保證在同一時(shí)間執(zhí)行相同的周期任務(wù)。利用SPI接口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向通信，TMS320F2812 DSP芯片內(nèi)部集成了一個(gè)SPI模塊，方案提出了一種基于SPI通信接口的兩片DSP的雙向通信和任務(wù)同步，兩片DSP中固定一片作為SPI通信主機(jī)，另一片作為SPI通信從機(jī)［1］，最后提出通信故障的解決辦法。
　　1 DSP SPI外設(shè)接口模塊和SPI通信原理
　　1.1 SPI外設(shè)接口模塊
　　TMS320F2812 DSP芯片內(nèi)部集成了一個(gè)SPI模塊，其數(shù)據(jù)傳輸速率和字符長度是可編程的，最高傳輸速率可達(dá)10 Mb/s ，支持主/從模式通信［2］。SPI外設(shè)模塊和DSP CPU間的接口如圖1所示，包括4個(gè)外部引腳，采用低速外設(shè)時(shí)鐘LSPCLK作為時(shí)鐘源，具有兩個(gè)獨(dú)立的外設(shè)中斷請求信號（SPIINT/RXINT和TXINT），提供了12個(gè)寄存器實(shí)現(xiàn)SPI模塊的配置和控制。
　　
　　SPI之間的通信主要有以下4個(gè)外部引腳：
　　SPISOMI：對于主設(shè)備，該引腳為數(shù)據(jù)輸入；對于從設(shè)備，該引腳為數(shù)據(jù)輸出；
　　SPISIMO：對于主設(shè)備，該引腳為數(shù)據(jù)輸出；對于從設(shè)備，該引腳為數(shù)據(jù)輸入；
　　SPISTE：主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送的使能引腳；
　　SPICLK：SPI接口的串行時(shí)鐘引腳，由主設(shè)備向從設(shè)備提供同步時(shí)鐘。
　　1.2 SPI通信原理
　　SPI接口可配置為兩種模式，分別為主控制模式和從控制模式。圖2給出了兩個(gè)控制器（主控制器和從控制器）之間采用SPI接口的連接關(guān)系。主控制器通過發(fā)出SPICLK信號來啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，主從控制器能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
　　
　　在主控制器模式下，SPI通過SPICLK引腳為整個(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)鐘。此時(shí)，要發(fā)送的串行數(shù)據(jù)從引腳SPISIMO移出，并在引腳SPISOMI上接收數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)應(yīng)用中，主控制器的引腳SPISTE用來控制從控制器的片選信號。在主設(shè)備與從設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，主設(shè)備將SPISTE置成低電平，使能從設(shè)備，此時(shí)，從設(shè)備的串行數(shù)據(jù)從SPISOMI 引腳移出，從SPISIMO引腳移入。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，SPISTE引腳置為高電平。
　　寫數(shù)據(jù)到SPIDAT或SPITXBUF，啟動(dòng)SPISIMO引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，首先發(fā)送SPIDAT寄存器的最高有效位MSB，接收到的數(shù)據(jù)通過SPISOMI引腳移入SPIDAT的最低有效位LSB。當(dāng)傳輸完特定的數(shù)據(jù)位后，接收到的數(shù)據(jù)被存到SPIRXBUF寄存器中，以被讀取使用。當(dāng)設(shè)定數(shù)據(jù)長度不足16 bit時(shí)，SPIRXBUF寄存器中存放的接收數(shù)據(jù)采用右對齊格式；而發(fā)送數(shù)據(jù)則需要采用左對齊格式寫入寄存器SPIDAT或SPITXBUF［3］。