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基于SPI通信接口的两片DSP的双向通信和任务同步
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2017-10-30
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在载人航天、无人机、火控雷达等尖端技术领域的作动系统中，常用双控制器余度技术来提高系统的可靠性。两个控制器之间就需要一种高效可靠的数据通信以保证在同一时间执行相同的周期任务。利用SPI接口可以实现数据双向通信，TMS320F2812 DSP芯片内部集成了一个SPI模块，方案提出了一种基于SPI通信接口的两片DSP的双向通信和任务同步，两片DSP中固定一片作为SPI通信主机，另一片作为SPI通信从机［1］，最后提出通信故障的解决办法。
1 DSP SPI外设接口模块和SPI通信原理
1.1 SPI外设接口模块
TMS320F2812 DSP芯片内部集成了一个SPI模块，其数据传输速率和字符长度是可编程的，最高传输速率可达10 Mb/s ，支持主/从模式通信［2］。SPI外设模块和DSP CPU间的接口如图1所示，包括4个外部引脚，采用低速外设时钟LSPCLK作为时钟源，具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之间的通信主要有以下4个外部引脚：
SPISOMI：对于主设备，该引脚为数据输入；对于从设备，该引脚为数据输出；
SPISIMO：对于主设备，该引脚为数据输出；对于从设备，该引脚为数据输入；
SPISTE：主设备向从设备发送的使能引脚；
SPICLK：SPI接口的串行时钟引脚，由主设备向从设备提供同步时钟。
1.2 SPI通信原理
SPI接口可配置为两种模式，分别为主控制模式和从控制模式。图2给出了两个控制器（主控制器和从控制器）之间采用SPI接口的连接关系。主控制器通过发出SPICLK信号来启动数据传输，主从控制器能同时发送和接收数据。
在主控制器模式下，SPI通过SPICLK引脚为整个串行通信网络提供时钟。此时，要发送的串行数据从引脚SPISIMO移出，并在引脚SPISOMI上接收数据。在系统应用中，主控制器的引脚SPISTE用来控制从控制器的片选信号。在主设备与从设备之间进行数据通信时，主设备将SPISTE置成低电平，使能从设备，此时，从设备的串行数据从SPISOMI 引脚移出，从SPISIMO引脚移入。当数据传输完毕后，SPISTE引脚置为高电平。
写数据到SPIDAT或SPITXBUF，启动SPISIMO引脚发送数据，首先发送SPIDAT寄存器的最高有效位MSB，接收到的数据通过SPISOMI引脚移入SPIDAT的最低有效位LSB。当传输完特定的数据位后，接收到的数据被存到SPIRXBUF寄存器中，以被读取使用。当设定数据长度不足16 bit时，SPIRXBUF寄存器中存放的接收数据采用右对齐格式；而发送数据则需要采用左对齐格式写入寄存器SPIDAT或SPITXBUF［3］。
1 DSP SPI外设接口模块和SPI通信原理
1.1 SPI外设接口模块
TMS320F2812 DSP芯片内部集成了一个SPI模块，其数据传输速率和字符长度是可编程的，最高传输速率可达10 Mb/s ，支持主/从模式通信［2］。SPI外设模块和DSP CPU间的接口如图1所示，包括4个外部引脚，采用低速外设时钟LSPCLK作为时钟源，具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之间的通信主要有以下4个外部引脚：
SPISOMI：对于主设备，该引脚为数据输入；对于从设备，该引脚为数据输出；
SPISIMO：对于主设备，该引脚为数据输出；对于从设备，该引脚为数据输入；
SPISTE：主设备向从设备发送的使能引脚；
SPICLK：SPI接口的串行时钟引脚，由主设备向从设备提供同步时钟。
1.2 SPI通信原理
SPI接口可配置为两种模式，分别为主控制模式和从控制模式。图2给出了两个控制器（主控制器和从控制器）之间采用SPI接口的连接关系。主控制器通过发出SPICLK信号来启动数据传输，主从控制器能同时发送和接收数据。
在主控制器模式下，SPI通过SPICLK引脚为整个串行通信网络提供时钟。此时，要发送的串行数据从引脚SPISIMO移出，并在引脚SPISOMI上接收数据。在系统应用中，主控制器的引脚SPISTE用来控制从控制器的片选信号。在主设备与从设备之间进行数据通信时，主设备将SPISTE置成低电平，使能从设备，此时，从设备的串行数据从SPISOMI 引脚移出，从SPISIMO引脚移入。当数据传输完毕后，SPISTE引脚置为高电平。
写数据到SPIDAT或SPITXBUF，启动SPISIMO引脚发送数据，首先发送SPIDAT寄存器的最高有效位MSB，接收到的数据通过SPISOMI引脚移入SPIDAT的最低有效位LSB。当传输完特定的数据位后，接收到的数据被存到SPIRXBUF寄存器中，以被读取使用。当设定数据长度不足16 bit时，SPIRXBUF寄存器中存放的接收数据采用右对齐格式；而发送数据则需要采用左对齐格式写入寄存器SPIDAT或SPITXBUF［3］。
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