DSP的SPI口和串行EEPROM在变频器中的应用

1 引言

　　变频器的开发中我们选用TMS320F240芯片做主CPU，TMS320F240系列是美国TI公司于1997年推出的，专为数字电机控制和其它控制应用系统而设计的16位定点数字信号处理器。它将数字信号处理的高速运算功能与面向电机的强大控制能力结合在一起，成为中低端变频器理想的主控芯片。F240片内外设包括双10位A/D转换器，带有锁相环PLL时钟模块，带中断的看门狗定时器模块，串行通信接口SCI及串行外设接口SPI，另外，还集成了一个事件管理模块EVM。因此，TMS320F240基本能满足笔者变频器设计的要求。

　　变频器有几百甚至上千个参数，这些参数值都要求系统断电后不能丢失，在设计中我们选用非易失性存储器EEPROM保存数据。每次上电时，从EEPROM中读取上次参数的设定值，以保证变频器运行状态的连续性，同样每次断电时，也要保存变频器此次运行的参数设定情况，以便开机时读取。本文阐述了变频器开发中F240扩展EEPROM（X5168）的设计思路和实现过程。

2 对TMS320F240的串行外设接口（SPI）的说明

　　TMS320F240的串行外设接口（SPI）模块是一个高速同步串行输入/输出端口，它允许F240控制器和片外外设或其他控制器进行串行通信，在通信过程中，SPI能够以任意给定的传输速率对具有可编成长度（1-8位）的串行比特流进行收发。该模块也是一个8位外设，它直接挂在16位的片内外设总线上，因此，外设总线的高8位读写访问对该模块是没有意义的。

　　SPI模块的特性如下：

　　（1） 4个外部引脚。SPISOM I为SPI从输出/主输入引脚;SPISIMO为SPI从输入/主输出引脚;SPISTE为SPI从发送使能引脚;SPICLK为SPI串行时钟引脚。

　　（2） 两种工作方式，即主模式（Master）和从模式（Slave）。

　　（3） 数据字长。1-8个数据位。

　　（4） 可同时接收和发送数据，发送和接收操作可通过中断或查询方法来完成。

　　（5） 波特率，l25种可编程的波特率，下列两个公式给出了计算SPI的波特率的方法：

　　1. 当SPIBRR=3-127时，SPI波特率=系统时钟频率/（SPI寄存器的值+1）;

　　2. 当SPIBRR=0、1、2时，SPI波特率=系统时钟频率/4;

　　（6） 4种时钟方案，由时钟极性位（SPICCR寄存器的位6）和时钟相位位（SPICTL寄存器的位3）进行设置，包括：

　　1. 无延时下降沿有效：串行外设接口在SPICLK 信号下降沿发送数据，而在SPICLK 信号上升沿接收数据;

　　2. 有延时下降沿有效：串行外设接口在SPICLK 信号下降沿之前的半个周期时发送数据，而在SPICLK 信号下降沿接收数据;

　　3. 无延时上升沿有效：串行外设接口在SPICLK 信号上升沿发送数据，而在SPICLK 信号下降沿接收数据;

　　4. 有延时上升沿有效：串行外设接口在SPICLK 信号上升沿之前的半个周期时发送数据， 在SPICLK 信号上升沿接收数据。

3 对X5168的说明

　　DSP处理速度比较快，且本设计需要保存的数据量大，笔者选择了XICOR公司的带16Kb SPI EEPROM 的CPU监视器X5168。器件把四种常用的功能：上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁存保护的串行EEPROM 存储器集成在一个封装之内，这种组合降低了系统成本，减少了电路板空间，增加了可靠性。