TMS320F241型DSP的SPI口EEPROM扩展

来源：21IC中国电子网; 作者：武汉市滨湖机械厂 徐小莉
摘要：叙述了TI公司的TMS320F241型DSP的串行外设接口（SPI）扩展EEPROM的软、硬件实现方法。
关键词：DSP; SPI; EEPROM; X5043
1．引言
TMS320F241型DSP是目前应用比较广泛的一款定点DSP，它具有20MIPS的指令执行速度，强大的内部事件管理器、I/O端口和其他外围设备。其中，串行外设接口（SPI）是一个高速同步串行输入/输出（I/O）端口，它允许一个具有可编程长度（1到16位）的串行位流，以可编程的位传送速率从设备移入或移出。SPI通常用于DSP控制器和外部器件或其它控制器间的通讯。
在开发DSP系统时，某些情况下会读取或者存储一些定值，这时我们就需要扩展EEPROM。具有SPI接口的串行EEPROM均可被TMS320F241直接逻辑扩展，方便易行。X5043是Xicor公司最高时钟速率为3.3MHz带有块锁保护的4Kbits的CMOS串行EEPROM。该器件内部组织阵列是X8位，具有串行外围接口（SPI）和软件协议的特点，允许在简单的四线总线上工作；该器件利用Xicor专有的直接写入晶片提供最小为10万次擦写和最少100年的数据保存期。
2．硬件设计

X5043与TMS320F241型DSP的连接关系如图1所示。DSP作为主控制器，工作于主模式下，SPISIMO为DSP的数据发送端，连接到X5043的数据接收端(SI)；SPISOMI为DSP的数据接收端，连接到X5043的数据发送端(SO)；SPISTE配置成I/O口连接到X5043的片选端（/CS）；SPICLK为SPI数据传送的时钟信号，连接到X5043的串行时钟端（SCK），串行时钟由DSP控制。DSP的数据在SPISIMO引脚上输出并从SPISOMI上锁存， DSP通过写入SPIDAT寄存器的数据启动SPICLK串行时钟信号从而启动数据传送，当8位串行位流传送完毕后，SPICLK信号中止，传送结束。
3．软件设计
3．1工作模式的选择
TMS320F241的SPI接口有可选择的四种不同的时钟模式，如何选择时钟模式是它与各种扩展SPI接口器件实现时钟同步的关键。X5043的数据在时钟下降沿从SO引脚上输出并在时钟上升沿从SI引脚上锁存。读操作时，在其从SI引脚输入的最低位地址所对应的时钟下降沿，其SO引脚开始输出数据，如图5所示。
作为主器件的DSP可以选择 ‘上升沿，无延时’和‘上升沿、有延时’两种时钟工作模式。‘上升沿，无延时’模式与X5043的工作模式一致，数据在SPICLK信号的时钟上升边沿（从低电平到高电平）从移位寄存器移出在SI引脚上锁存，在时钟下降边沿（从高电平到低电平）从SO引脚上输出的数据锁存到移位寄存器中。‘上升沿，有延时’模式如图4所示，数据在SPICLK信号上升沿前半个周期从移位寄存器移出，在紧接着的上升边沿在SI引脚上锁存，在时钟下降边沿（从高电平到低电平）从SO引脚上输出的数据锁存到移位寄存器中。
3．2波特率的选择
SPI波特率可以由如下两种情况计算得出：
（1）对于SPIBRR=3~127，波特率的计算公式为：
SPI波特率=CLKOUT/（SPIBRR+1）
（2）对于SPIBRR=0~2，波特率的计算公式为：
SPI波特率=CLKOUT/4
式中，CLKOUT=器件的CPU时钟频率；SPIBRR=主SPI器件中的SPIBRR内容。
X5043最大的SPI波特率为3.3MHz，若DSP的CPU时钟频率CLKOUT=16MHz，则：
最大的SPI波特率 =16×106/(SPIBRR+1)≤3.3×106Hz
SPIBRR≥4+9
3．3 DSP的数据传输格式

DSP中SPI有16位的发送和接收能力，且接收和发送均是双缓冲。所有数据寄存器都是16位宽的，而X5043的地址、数据寄存器均是8位的，将DSP中SPI传输字符长度设置成8位宽。要向X5043存储数据时，DSP将一个8位字节长度的数据写入SPIDAT或SPITXBUF的高8位上如图2所示，在时钟信号的作用下，以左对齐方式发送，先发送数据的最高位。DSP接收一个8位字节长度的数据，是以右对齐方式接收如图3所示，8位字节长度的数据写入SPIDAT或SPIRXBUF 的低8位上。

3．4各控制寄存器设置
LDP;; #SPICCR>>7
SPLK; #0007h,SPICCR
;复位SPI, 8个字符长度
SPLK; #000Eh,SPICTL
;主模式,使能TALK,禁止SPI的中断
;上升沿发送,下降沿接收，有延时
SPLK; #000Fh,SPIBRR
;设置SPI的传输波特率
SPLK; #0087h,SPICCR
;SPI准备好发送或接收下一字符
3．5程序设计
RAM块中的变量定义：
.bss; SPI_Xdata,1
;SPI数据传输暂存器
.bss; address1,1
;EEPROM存储器地址暂存器
.bss; data1,1
;EEPROM存储器数据暂存器
X5043存储器地址：
WREN;