第4章 数字波形的合成

0x0000 7041
0x0000 7042 0x0000 7044 0x0000 7046 0x0000 7047 0x0000 7048 0x0000 7049 0x0000704A 0x0000 704B 0x0000 705C 0x0000 705F
1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
SPI操作控制寄存器
void InitSpi(void) { EALLOW; GpioMuxRegs.GPFMUX.all = 0x000F; //SPI引脚配置为外设模式 EDIS; SpiaRegs.SPICCR.all = 0x0F; //软件复位，上升沿输出，字符长度16位 SpiaRegs.SPICTL.all = 0x0F; //时钟延迟半个周期，主模式，发送与中断使能 SpiaRegs.SPIBRR = 0x07; //波特率＝150/4/8=4.69MHz SpiaRegs.SPICCR.all = 0x8F; //退出复位状态，准备接收、发送字符 PieCtrl.PIEIER6.bit.INTx1 = 1; //使能SPI接收中断 PieCtrl.PIEIER6.bit.INTx2 = 1; //使能SPI发送中断，（仅用于FIFO模式） IER |= M_INT6; //使能PIE组6中断 ClearSPI[0]=0x01; //*ClearSPI=(volatile unsigned int *)0x80006;
V UT A O
2
VOUTB
7
VDD
GND REF
SYNC
DIN SCLK 6 5
SPISTE SPISIMO SPICLK
3 4
AD7303
TMS320F2812
C28
0.1 F
输出1 U5
R6
输出2 +5V VCC 2OUT 2IN2IN+
R16
5.1K
C27
0.1 F
1OUT 1IN1IN+
/SPISTE通常作为从设备的片选信号，数据传输过程置低电平，传输完 成后置高.

TALK位(SPICTL.D1)
态。若发送期间清零TALK位，SPI要继续完成当前的字符传输，以保证 SPI设备正确接受数据。
当TALK位清零，数据发送被禁止，输出引脚（SPISOMI）处于高阻状
TALK位允许在一个网络上连接多个从SPI设备，但同一时刻只能有一个
（5）支持4种时钟模式，易于与扩展外设的时序特性匹配。 下降沿没有相位延时：SPICLK为高电平有效。SPI在 SPICLK信号的下降沿发送数据，在上升沿接收数据。 下降沿有相位延时：SPICLK为高电平有效。SPI在 SPICLK信号的下降沿之前的半个周期发送数据，在下降沿 接收数据。 上升沿没有相位延时：SPICLK为低电平有效。SPI在 SPICLK信号的上升沿发送数据，在下降沿接收数据。 上升沿有相位延时：SPICLK为低电平有效。SPI在 SPICLK信号的上升沿前的半个周期发送数据，在上升沿接 收数据。
4
5 6
REF
SCLK DIN
7
电平触发控制输入（低电平有效），是数据的帧同步 信号。当它变低时，使能输入移位寄存器，数据在 /SYNC 时钟上升沿打入移位寄存器。在它的上升沿，有关 寄存器数据更新。
8
Vout B DAC B 的模拟电压输出。
输入移位寄存器的内容
控制位
数据位
输入移位寄存器各位的作用
从设备允许驱动SPISOMI。这点与多机通信的RS485接口相似。
20
SPI的典型接口

主控制器通过SPICLK信号来启动数据传输； 通常在一个时钟的边沿发送数据，而在时钟的另一个边沿接收数据； 两个微处理器能够同时发送和接收数据或一侧接收一侧发送。
主处理器
从处理器
主从式微处理器间的SPI连接
波特率的计算方法： 1）当SPIBRR＝3～127时： SPI波特率＝LSPCLK/（SPIBRR＋1） 2）当SPIBRR＝0、1、2时： SPI波特率＝LSPCLK/4
例 ：假定LSPCLK＝75MHz，试确定SPI的波特率范围。
SPI波特率最大值：LSPCLK/4＝18.75MHz
SPI波特率最小值：LSPCLK/128＝0.586MHz
0
0 1
0
1 0
上升沿发送，下降沿接收
上升沿前的半个周期发送 数据，上升沿接收 下降沿发送，上升沿接收
有相位延迟的下降沿
1
1
下降沿前的半个周期发送 数据，下降沿接收
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SPI的中断
SPI中断控制和状态位：

SPI中断使能位（SPICTL.0）：1－使能中断，0－禁止中断 当中断使能置位，且满足中断条件时，产生相应的中断。 SPI中断标志位（SPISTS.6）：只读，由硬件设置。 指示SPI接收器中已经存放字符可以被读取或已完成指定长度的数据发送。 该位置位时已接收数据送入SPIRXBUF，当DSP读SPIRXBUF中的数据后 自动清除中断标志。
缓冲寄存器
TX FIFO寄存器
TX 中断逻辑 中断 SPI中断标志位 缓冲寄存器 SPI 中断使能
数据寄存器
状态控制 主/从
SPI速率
时钟 极性
时钟 相位
SPI的工作原理
SPI有主/从两种工作模式,由Master/Slave位(SPICTL.2)选择. 主模式：Master/Slave＝1

3）在SPICLK信号的下降沿输入的数据被锁存（00）；
4）字符长度为1位； 5）禁止SPI中断； 6）SPIDAT中的数据复位为0000H； 7）SPI模块引脚 被配置为通用输入。
SPI应用编程
为配置SPI模块，应完成以下操作：
1）清零SPI SW RESET位（SPICCR.7），软件复位SPI；
位 名 称 功能描述 选择内部与外部参考。0：内部参考；1：外部参考 不使用 同步更新DAC输出的加载DAC位 掉电DAC B 掉电DAC A 选择DAC A或DAC B的地址选择位 CR1和CR0组合实现各种数据加载功能 8位数据位
输入移位寄存器中各控制字的配置不同，所实现的功能是不同
的，通过对命令字的配置，就可以实现所需要的功能。
SPI的引脚SPICLK为整个串行通信网络提供时钟； 通过SPIBRR寄存器设定通信网络的数据传输速率； 数据从SPISIMO输出，并锁存从SPISOMI输入的数据； /SPISTE通常作为片选信号，数据传输过程置低电平，传输完成后置高. 发送数据： 写数据到SPIDAT或SPITXBUF，启动SPISIMO引脚上的数据发送，首 先发送最高有效位（MSB）（与SCI有所不同）。
1
DSP技术及应用
多媒体教学系统
制作：李金明
兰州石化职业技术学院
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2
第4章 数字波形的合成
主要内容
学习SPI串行外设接口的使用。
介绍用SPI接口的连接DAC。
数字波形合成的基本方法
1．查表法。此种方法用于对精度要求不是很高的场 合。如果要求精度高，表就很大，相应的存储器容量 也要很大。
2．泰勒级数展开法。这是一种更为有效的方法。与查表法相比， 需要的存储单元很少，而且精度高。 一个角度为θ的正弦和余弦函数，可以展开成泰勒级数，取其前5 项进行近似得： x3 x5 x7 x9 x2 x2 x2 x2 sin x x(1 (1 (1 (1 )))) 3! 5! 7! 9! 23 45 67 89
给移位寄存器写入0x01xx，即高8位命令字为#00000001B，其
含义为：选择内部参考电压，从移位寄存器更新DAC A的输入寄 存器。
再如，给移位寄存器写入0x25xx，即高8位命令字为
#00100101B，其含义为：选择内部参考电压，同步更新DAC的
输出，从移位寄存器更新DAC B的输入寄存器，并且两个DAC同
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SPI的时钟模式

SPI支持4种不同的时钟模式：


时钟极性选择位（SPICCR.6）选择时钟上升或下降沿有效；
时钟相位选择位（SPICTL.3）选择是否有半个周期的时钟延迟。
SPI时钟控制方式选择
SPICLK时钟方式 极性选择 相位控制 工作方式描述
无相位延迟的上升沿
有相位延迟的上升沿 无相位延迟的下降沿
2）设置SPI寄存器，如数据格式、波特率、工作与时钟模 式、引脚功能; 3）置位SPI SW RESET位，使SPI退出复位状态，进入工 作状态； 4）写数据到SPIDAT或SPITXBUF， （主模式下就启动通信过程）； 5）数据传输结束后（SPISTS.6＝1），读取SPIRXBUF中
的数据。
SPI的初始化
VOUT
A R8
5.1K
5.1K
R18 VOUT B
5.1K
R7
10K
GND LM358
R17
10K
AD7303简介
AD7303是一款双通道、8位电压输出DAC,采用 2.7 V至 5.5 V单电源供电。采用三线式串行接口,最高时 钟达30 MHz，DA转换时间1.2μs，采用SPI串行接 口和DSP连接。串行输入寄存器为16位,其中8位用 作DAC的数值位,其余8位构成一个控制寄存器。DA 输出可以得到0~5V的输出范围。


超时中断使能位（SPICTL.4）：1－使能中断，0－禁止中断 接受超时中断标志位（SPISTS.7）：新的字符接受完成后，前一个字符 还未读取，则置位中断标志。该标志位必须由软件清除。
提示：SPISTS.7和SPISTS.6共享一个中断向量SPIRXINT。
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SPI的复位
当系统复位后，SPI外设模块配置为如下的缺省状态： 1）配置为从模式（Master/Slave＝0）； 2）禁止发送功能（TALK＝0）；
SPI状态寄存器 SPI波特率控制寄存器 SPI仿真缓冲寄存器 SPI串行输入缓冲寄存器 SPI串行输出缓冲寄存器 SPI串行数据寄存器 SPIFIFO发送寄存器 SPIFIFO接收寄存器 SPIFIFO控制寄存器 SPI优先级控制寄存器
接收超时 标志 RX FIFO寄存器
超时中断 使能
RX 中断逻辑 SPIFFOVF 标志位
有两个独立的外设中断请求信号（SPIINT/RXINT和TXINT），
提供了12个寄存器实现SPI模块的配置和控制。
SPI模块与CPU的接口
系统控制 模块 低速时钟 预定标器
外部 引脚 GPIO
寄 存 器
外 设 总 线
SPI模块
主要特点有：
（1）两种工作模式：主/从工作模式。 （2）四个复用引脚： SPISOMI：从输出/主输入引脚； SPISIMO：SPI从输入/主输出引脚； SPISTE：SPI从发送的使能引脚； SPICLK：SPI串行时钟引脚。 （3）波特率：125种可编程的通信波特率。 （4）数据字长：可编程为1~16位的字符长度。
时激活。
TMS320F2812的串行外设接口SPI概述
TMS320F2812芯片内部集成了一个SPI模块，其数据移位速率 和字符长度是可编程的，支持主/从模式下的多机通信。SPI模块 与CPU间的接口包括四个外部引脚（SPI接口的四根信号线都是 与GPIOF复用的），采用低速外设时钟LSPCLK作为时钟源，具
（6）支持同步接收和发送操作，即全双工模式 。 （7）可通过中断或查询方式实现接收和发送。 （8）支持16级接收和发送FIFO，以减小CPU 访问SPI外设 的时间开销。
SPI寄存器 名称 SPICCR 地址 0x0000 7040 大小/16b 1 功能描述 SPI配置控制寄存器
SPICTL
SPISTS SPIBRR SPIEMU SPIRXBUF SPITXBUF SPIDAT SPIFFTX SPIFFRX 管脚 1 2 3
名 称
功
能
Vout A DAC A 的模拟电压输出。 VDD GND
电源。要求2.7V~5.5V。
地。 外部参考输入。 串行输入的时钟，最高时钟为30MHz。 串行数据输入位。器件内部有16位的移位寄存器，8位 数据位和8位控制位。数据在串行时钟上升沿进入 移位寄存器。
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数据格式


SPICCR.3~SPICCR.0确定了字符的位数（1～16）；
当数据写入SPIDAT和SPITXBUF寄存器时必须左对 齐；


当数据从SPIRXBUF读取时，必须是右对齐；
SPIRXBUF中包含最新接收的字符，以及上次接收且 已移位到左边的位。
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波特率设置

主模式下，SPICLK引脚为通信网络提供时钟，时钟频率≤LSPCLK/4。 从模式下，SPICLK引脚接收外部时钟信号，时钟频率≤ LSPCLK/4。
x2 x4 x6 x8 x2 x2 x2 x2 cos 1 1 (1 (1 (1 )))) 2! 4! 6! 8! 2 3 4 5 6 7 8
其中， 为
x 的弧度值。
本项目采用泰勒级数展开法产生一正弦波，并通过D/A转换输出。
系统电路图
1 +5V 8

接收数据： 当指定数量的数据位已经通过SPIDAT移位后，SPIDAT中的数据发送 到SPIRXBUF中，且SPI INF FLAG置1。
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SPI的工作原理
从模式：Master/Slave＝0

从模式下，SPICLK时钟由主控制器提供，并决定了传输速率。
数据从SPISIMO引脚输入，从SPISOMI引脚输出。