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(多图) 基于SPI方式DSP外部E2PROM接口设计

现代电子技术 许昌学院 张元敏 罗书克?? 2010年01月05日 ?? 收藏0

  0 引 言

  近年来,随着DSP技术的普及、高性能DSP芯片的出现,DSP已越来越多地被广大的工程师所接受,并越来越广泛地被应用于各个领域,例如:语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等,并且已日益显示出其巨大的优越性。DSP是利用专门或通用的数字信号处理芯片,以数字计算的方法对信号进行处理,具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点,满足了对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。

  在语音处理、图像处理、模式识别及工业控制中,少不了对必要的数据进行存储保护。如果存储在内外RAM之中,掉电数据就丢失,起不到保护数据的作用;存储在FLASH中,由于对FLASH进行数据写入时,要先进行擦除操作,然后才能整页的写入,如果每次写入的数据比较少,这样就要占据很大的CPU时间,操作比较麻烦。

  针对这些缺点,根据多年的研发经验,结合实际,提出一种基于SPI方式的外部数据扩展方式。本文所用到的数据存储器是Xicor公司生产的带有块锁保护的4 Kb CMOS串行E2PROM X5043(接口符合SPI协议)。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。数据写入之前不需要外部进行擦除操作,芯片本身自动完成。同时X5043还具有上电复位、看门狗定时器、电源电压监控四种常用的功能。这种组合不但降低了系统成本、减少了电路板空间,还增加了系统可靠性。

  1 SPI协议

  图1是典型的SPI协议。SPI协议采用主从设置,相互连接的设备中一个作为主设备,其他的设备作为从设备。接口连线主要包括4条信号线:串行数据输入信号线,(Master In Slave Out,MIS());串行数据输出信号线(Master Out Slave In,MOSI);移位时钟信号线(SCK);从设备片选信号线(SS)。

典型的SPI协议

  2 VC5402的多通道缓存串行口(McBSP)

  2.1 McBSP的功能特点

  TMS320V5402是TI生产的第二代低功耗定点数字信号处理器,提供了两个高速、全双工、多通道缓存串行口,每个串行口可以支持128通道,速度达100 Mb/s。McBSP是在标准串行接口的基础之上对功能进行扩展,因此,具有与标准串行接口相同的基本功能:

  (1)全双工通信;

  (2)拥有两级缓冲发送和三级缓冲接收数据寄存器,允许连续数据流传输;

  (3)为数据发送和接收提供独立的帧同步脉冲和时钟信号;

  (4)能够与工业标准的解码器、模拟接口芯片(AICs)和其他串行A/D和D/A设备直接连接;

  (5)支持外部移位时钟或内部频率可编程移位时钟。

  此外,McBSP还具有的其他特殊功能,本文所用到的有:

  (1)串行字长度可选,包括8,12,16,20,24和32位可选。

  (2)进行8位数据传输时,可以选择LSB或MSB为起始位;

  (3)帧同步脉冲和时钟信号的极性可编程;

  (4)内部时钟和帧同步脉冲的产生可编程,具有相当大的灵活性。

  2.2 McBSP与X5043的接口设计

  X5043的外部接口符号SPI协议规范。DIP封装的X5043有8个管脚组成,各个管脚功能如下所示:

  CS:片选端,当CS为低时,X5043选中。在任何操作之前,需要先在CS上有一次由高至低的跳变;

  SO:串行数据输出端,当读周期时,数据从该引脚移出;

  SI:串行数据输入引脚,所要写入存储器的操作码,字节地址和数据都从该引脚输入;

  WP:当WP为低时,向X5043的非易失性写被禁止,但器件其他功能正常,为高时,所用功能都正常;

  SCK:串行时钟端。串行时钟控制串行总线数据输入和输出的时序。

  McBSP的时钟停止模式与SPI协议兼容。当McBSP处于时钟停止模式时,发送器和接收器是内部同步的,因此可以将McBSP作为SPI主设备或从设备。当设置McBSP为主设备时,发送端输出信号DXR就作为SPI协议的MOSI信号,接收端输入信号DRR就作为SPI协议的MISO信号。发送帧同步脉冲信号FSX作为从设备片选信号SS,而发送时钟信号CLKX就与SPI协议的串行时钟信号SCK相对应。由于接收时钟信号CLKR和接收帧同步脉冲信号FSR与发送端的相应部分CLKX和FSX在内部相互连接,因此这些信号不用于时钟停止模式。该设计中McBSP作为主设备使用。X5043与McBSP的接口电路如图2所示。

X5043与McBSP的接口电路


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SPI? DSP? E2PROM? 接口?

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