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DSP虚拟I2C总线软件包的设计及应用实例

发布时间:2020-07-01 00:13:29 阅读: 来源:信号灯厂家

引言

数字信号处理器(DSP)在各领域中的应用已日趋广泛,其中TI(Texas Instrument)公司的TMS320系列芯片占据了主导地位。TMS320F206(简称F206)由于具有片内32K字的Flash,支持JTAG扫描端口的仿真调试,并支持程序的串行下载,便于开发设计及产品的软件升级,因而在中高档仪器开发中受到青睐。

DSP的处理速度虽然较高,但直接支持的I/O口线较少,控制能力相对较弱,因而与外部器件接口采用串行方式较为适合。常用的串行接口和串行总线有UART、I2C总线,由于I2C总线提供了较完善的总线协议,且接口电路简单,因而得到广泛的应用。目前,已有很多外围器件支持I2C接口,但多数MCU并不直接支持I2C总线,因而采用I/O口线模拟I2C的方式成为一种通用解决方案。但由于I2C总线协议的复杂性及操作管理的特殊性,仍给此类方式的开发造成了较大不便。好在文献中提出了一种按平台模式设计的、适用于80C51的虚拟I2C总线软件包,大大简化了80C51的I2C接口程序设计,使用户无需了解I2C总线协议的细节,即可实现相应的接口。文献中也给出了一种用于MSP430单片机的软件包。由于DSP尚无此类软件包,为简化DSP的此类I2C接口程序设计,本文参照文献中的设计原则,设计了一种适用于TMS320C2XX系列DSP开发的软件包。

1 虚拟I2C软件包的设计

根据文献中所提到的最佳包容性设计、后归一化设计、前归一化设计原则,软件包进行了如下定义。

(1)适用范围

① 适用主发送和主接收方式。I2C总线有4种工作方式:主发送、主接收、从发送、从接收。因实际DSP多工作于I2C总线的主方式,因而软件包设计为主方式。

② 适用TMS320C2XX系列与I2C总线外围器件的接口,支持对外围器件N字节的读写,通信方式为对虚拟节点寻址后点对点的读写。

③ 模拟I/O口线可选择4根通用I/O口线(I/O0~ I/O4)中的任意两根。

(2)软件包结构设计

TMS320C2XX系列产品,基本包括4根通用I/O口线I/O0~I/O4(由于XF仅能作为输入口线,BIO仅能作为输出口线,因而暂不考虑)。它们的输入输出方向由ASPCR的低4位来设定,相应口线状态的设定或读取由IOSR寄存器控制。但此处DSP与80C51有所不同,口线的输入输出状态不是自动切换的,且ASPCR、IOSR寄存器都不支持位寻址方式,因而在进行I2C总线工作方式模拟时较为繁琐。为避免所用寄存器其它状态位的改变,需通过较多的与、或操作来改变指定I/O口线的状态,因而本软件包与80C51的虚拟I2C软件包结构稍有不同。当然,这些均在软件包内部完成,使用者不必了解具体细节,用户接口同样简单易用。

① 软件包组成。为模拟I2C总线的操作时序,软件包中包括了2个宏定义和12个子函数。

(a)时序模拟子程序

Sendb--发送起始标志,启动I2C总线;senda--发送确认标志;

Sendna--发送非确认标志;Sende--发送结束标志。

(b)操作模拟子程序

geta--接收确认标志;sendd--发送8位数据;

getd--接收1个字节数据。

(c)数据读写子程序

wrnbyte--写入N字节;rdnbyte--读取N字节。

(d)其它宏及子函数

subsendd--根据标志位C设置模拟数据口线的状态;toggleclk--切换模拟时钟口线状态;

Xdelay--延时子程序;Sdainm--将模拟数据口线A配置为输入口线;

sdaoutm--将模拟数据口线配置为输出。

因DSP的工作频率一般远高于I2C总线的操作频率,因而这里需专用的延时子程序降低模拟时钟口线频率。本文所给出的源程序为F206采用40 MHz晶振时的情况,用户使用时可随实际情况调整延时时间。

② 软件包符号定义。软件包中包括如下符号定义:

VSDA、VSCL--分别定义了模拟数据口线和模拟时钟口线对应的屏蔽位,因DSP中对通用I/O口线的操作不能通过位操作来实现,因而仅能屏蔽位来定义,如采用IO3模拟数据线、IO2模拟时钟线,则可定义IO3为08h、IO2为04h;

RAM0--为数据暂存用的临时存储单元;

RIO--为用于保存I/O口线当前状态的存储单元;

SLA--用于保存总线上节点地址并确定传输方向的存储单元;

NUMBYTE--待发送或接收的字节数存储单元;

MTD--发送数据缓冲区;

MRD--接收数据缓冲区。

以上符号中RAM0、RIO、SLA、NUMBYTE为页内地址,与当前的页指针DP内容设置有关;MTD、MRD为绝对地址,与DP内容无关。

③ 资源占用。使用了辅助寄存器AR0、AR1、AR2、AR6、ACC、ASPCR、IOSR等资源。

④ 应用接口。软件包将wrnbyte、rdnbyte作为唯一的出口接口,用户仅需正确设置对应储存单元的内容,调用相应子函数即可:

splk #SLAR/ SLAW,SLA;写入传输节点地址及传输方向

splk #N,NUMBYTE ;写入待传输字节数

;若输出,设置输出缓冲区内容

call wrnbyte/rdnbyte

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