第19章 串行外围设备接口(spi)

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1、第19章串行外围设备接口（SPI）19.1概述串行外围设备接口（SPIserialperipheralinterface）允许MPC8349E与其他PowerQUICC系列芯片、MC68360、M68HC11和M68HC05微控制器系列以及其他系列设备交换数据。可以将SPI用于与外围设备的通信，例如EEPROM、实时时钟、A/D转换器和ISDN设备等。SPI是一个全双工、同步、面向字符的通道，支持四线接口（接收、发送、时钟和从选择）。SPI部件由发送器和接收器单元、一个独立的波特率发生器和一个控制单元组成。发送器和接收器单元使用相同的时钟。这个时钟在主模式下源自SPI波特率发生器，在从模式下由

2、外部提供。在SPI传输过程中，同时发送和接收数据。SPI接收器和发送器都是双缓冲的，如图19-1所示，有效FIFO尺寸（等待时间）为两字符。首先移出SPI的MSB/LSB。当SPI模式寄存器禁止SPI时（SPMODE[EN]=0），它的功耗非常小。19.2绪论SPI的结构图如图19-1所示。19-1SPI结构图19.2.1特征SPI的主要特征如下所示：l四信号接口（SPIMOSI，SPIMISO，SPICLK和/SPISEL）l全双工操作l使用32位的数据字符或4位到16位的数据字符l支持连续字符发送和接收l支持8/16/32字符长度的反向数据模式l支持主SPI模式l支持多主环境l最大时钟频率

3、在主模式下为（系统时钟频率/4），在从模式下为（系统时钟频率/2）l独立的可编程波特率发生器l用于测试的本地回送能力l漏极开路输出支持多主配置19.2.2SPI发送和接收过程由于SPI是面向字符通信单元，因此由核负责是打包和解包接收和发送的帧。一帧包含一个完整的SPI传输会话中发送或接收的所有字符，从写入SPITD寄存器的第一个字符开始到设置SPCOM[LST]之后发送的最后一个字符为止。更多的信息参看19.4.1.4节“SPI命令寄存器（SPCOM）”。核通过读SPI接收数据保持寄存器（SPIRD）接收数据，然后SPI清除非空的SPIE[NE]以释放SPIRD寄存器，为下一次接收操作做准备。

4、核通过将数据写入SPI发送数据保持寄存器(SPITD)以发送数据，然后SPI清除SPI事件寄存器（SPIE）的非满位（NF），指示SPITD寄存器包含待发送的字符。当待发送的下一个字符为当前帧中最后一个字符时，核置位SPCOM[LST]，然后将最后一个字符写入SPITD。SPI核握手协议可以通过轮询或中断来实现。当采用轮询方式时，核按照预定义的频率读SPIE，并且根据SPIE位的值进行操作。轮询频率取决于SPI串行信道的频率。当采用中断机制时，置位SPIE的非满（NF）或非空（NE）位引起到e300核的中断。然后核读SPIE，并根据SPIE位的值进行操作。三个基本的发送和接收模式为主、从和多主

5、模式。注意当非满（NF）和非空（NE）位均被置位时，e300核应在发送新数据前读取接收的数据。SPMODE[LEN]确定硬件发送的字符的长度。核负责位处理，将数据打包或者解包成合适的字符长度。更多信息参看表19-4中SPMODE[LEN]的说明。19.2.3操作模式可以把SPI设定在在单主设备或多主设备环境下工作。本节介绍单主设备配置时的SPI主和从操作。同时也讨论了多主设备环境下SPI的操作。下面几节总结了SPI支持的主要操作模式。19.2.3.1作为主设备的SPI在主设备模式下，SPI发送消息到从外设，从外设同时发回应答。带有多个从设备的单主设备可以使用通用并行I/O信号有选择地启用从设备

6、，如图19-2所示。为了消除单主设备环境下的多主设备的错误，应通过外部上拉强制主设备的输入无效。图19-2单主设备/多从设备的配置为了开始交换数据。e300将待发送数据写入SPITD寄存器。然后SPI为每一个字符在SPICLK产生可编程时钟脉冲。将Tx数据在SPI主出从入（SPIMOSI）移出，同时将Rx数据在SPI主入从出（SPIMISO）移入。在发送过程中，无论何时SPI发出请求，核都负责提供数据，从而保证操作的顺畅。在最后一个数据（LST命令和紧接其后的数据）发送完毕后，写入SPITD的第一个字符作为SPI的开始命令。SPI连续地发送和接收字符，直到SPCOM[LST]被置位或者有错误发

7、生。只要发送缓冲区不满，SPI就置位SPIE[NF]向中断控制器发送可屏蔽中断。在发送完最后一个字之后，SPI也置位NF。作为回应，核应读取与最后一个字相关的异常标志。只要接收缓冲区填充了数据，SPI就置位SPIE[NE]，向中断控制器发送可屏蔽中断。19.2.3.2作为从设备的SPI在从模式下，SPI设备接收来自SPI主设备的信息并且同时发送回答。从设备的必须在识别出Rx时钟之前有效。一旦信号有