基于DSP和X5165芯片的非易失性数据存储设计
介绍了数字信号处理器tms320lf2407a的串行外设接口，给出了eeprom存储器x5165与 tms320lf2407a的硬件连接电路和应用程序实例。
关键词：非易失性存储器, 数字信号处理器, 串行外设接口
数字信号处理器（dsp）的应用日趋广泛，而重要数据的非易失性保存问题常常是dsp应用中不可缺少的一部分。目前，非易失性的数据保存方法多采用eeprom（电可擦可编程只读存储器）芯片。本文介绍的x5165芯片，可以较好地完成非易失性数据的保存问题。
在某型号交流伺服系统中，要求能够随时对各种参数设置进行非易失性保存。考虑到具有串行外设接口（serial peripheral interface，spi）的芯片使用简单，占用pcb板面积小等优点，故，采用了xicor公司生产的16kbit spi eeprom芯片来存储重要数据。
1 tms320lf2407a的串行外设接口简介
tms320lf2407a是ti公司开发生产的16位定点dsp。tms320lf2407a采用cmos工艺制造，工作频率为40mhz，指令周期为25ns。其片内集成了丰富的资源，支持在线编程，非常便于开发设计，且价格低廉，已经进入了传统单片机所占据的领域。
tms320lf2407a器件，其片内资源包括了4个引脚的串行外设模块。spi是一个高速、同步串行i/o口，它允许长度可编程的位移入或者移出。通常，spi用于dsp处理器和其它芯片之间的通信。它允许与带spi接口的各种类型的芯片相连。spi的主/从操作也支持多处理器的通信。
tms320lf2407a的spi接口有以下特点：?
（1）4个外部引脚：spisomi(spi从动输出/主动输入引脚)，spisimo(spi从动输入/主动输出引脚)，spiste(spi从动发送使能引脚)，spiclk(spi串行时钟引脚)。?
（2）发送和接收操作可通过中断或查询方法来完成。?
（3）可编程波特率，当频率为40mhz时，波特率可达10mbps。?
（4）数据字长：1～16个数据位。?
（5）4种时钟方案（由时钟极性和时钟相位控制），如图1所示。四种不同的时钟方式如下：
·无延时的下降沿：串行外设接口在spiclk信号下降沿发送数据，在spiclk信号上升沿接收数据；?
·有延时的下降沿：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，在spiclk信号下降沿接收数据；?
·无延时的上升沿：串行外设接口在spiclk信号上升沿发送数据，在spiclk信号下降沿接收数据；?
·有延时的上升沿：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。?
（6） 同时接收和发送操作。?
2 硬件连接电路?
x5165的主要特点如下：（1）可编程的看门狗定时器；（2）工作电压管理，并产生复位信号；（3）spi接口，波特率可达2mbps；（4）数据块锁定功能和片内偶然性的写保护功能等。
tms320lf2407a能与多片不同种类的带spi接口的芯片相连。本文给出了该芯片与x5165的硬件连接，如图2所示。通过spisimo引脚发送数据，spisomi引脚接收数据，spiclk引脚发送时钟信号。两个io引脚iopb4、iopb5用来控制（写保护）和片选信号。?
3 x5165的工作原理
x5165包含了一个8位的指令寄存器。si引脚上输入的数据在sck上升沿被锁存，片内的数据在sck下降沿输出到so引脚上。所有的指令、地址和数据都是先传输最高位，指令、数据为8位，地址为16位。时钟sck允许操作过程中停止并在其后恢复。根据图1所示，应该选用“无延时的上升沿”这一时钟方式，且数据字长为8位。x5165的指令集如表1所示。
x5165包括一个8位状态寄存器，格式如表2所示。?
表2中，wip位是指出非易失性写操作是否忙，只读位，为1，写操作正在进行，为0，无写操作。wel是写使能锁存状态位，它可以用wren指令置位，用wrdi指令复位。wpen与引脚组合，实现保护存储阵列和状态寄存器位wpen、bl1、bl0、wd1、wd0，是非易失性位，可用wrsr指令对wpen位编程。其组合如表3所示。
bl1、bl0是存储器块保护位，为非易失性位。其组合可通过wrsr指令编程，可以保护存储器阵列范围，如表4所示。
选定保护的块，用户只能读不能写。
wd1、wd0是看门狗定时器位，为非易失性位，可用wrsr指令进行编程。
在读状态寄存器时，先将片选信号拉到低电平，然后通过spi接口发送数据，先发送rdsr指令，接着提供8个sck脉冲，就可以将寄存器的内容读回到tms320lf2407a中。
在写状态寄存器时，参考表3，可知，必须先用wren指令将wel位置位。由于本文提供的电路能控制引脚，故，直接将该引脚电平拉为高电平，就可以对状态寄存器进行写操作。在写状态寄存器时，先将片选信号拉到低电平，然后发送数据，先发送wrsr指令，然后发送8位待写入的内容。注意，状态寄存器的只读位不受影响。
在读存储阵列时，先将片选信号拉到低电平，然后通过spi接口发送数据，先发送read指令，接着发送16位地址，选定的存储单元中的数据在sck下降沿读回tms320lf2407a中。每个数据被送出后，芯片内的地址计数器自动加1，继续提供sck脉冲，可读出下一个存储单元的数据。当地址计数器达到＄07ffh时，自动翻转到＄0000h单元。读数据完成后，将片选信号拉到高电平。
在写操作进行之前，参考表3，可知必须置位“wel”。然后，需要将非保护块设置为可读写方式。根据图2表示的连接，可知，只需要将引脚电平拉高，就可以进行写操作。当然也可以通过对wpen位进行编程实现。在写存储阵列时，先将片选信号拉到低电平，接着通过spi接口发送数据，先发送write指令，然后发送16位地址，接着发送8位的数据。每个数据被送出后，芯片内的地址计数器自动加1，继续提供sck脉冲，可继续将数据写入下一个存储单元。当地址计数器达到＄07ffh时，自动翻转到＄0000h单元。写数据完成后，将片选信号拉到高电平。值得注意的是，每次写操作完成后，都必须查询wip位来确定写操作是否完成，否则，如果连续进行两次写操作，可能会出错。
4 x5165相关操作的软件实现
tms320lf2407a的串行外设接口模块很容易实现对x5165的各种操作，且由于该dsp具有非常丰富的片内资源，因此，使用了两个io引脚控制信号和片选信号。
首先是tms320lf2407a的spi模块初始化工作。本文给出实际使用的源代码如下：
下面的程序用来实现x5165的读操作。因为tms320lf2407a是16位机，故，一次读写两个8位数据。源代码如下：
下面是发送子程序，寄存器acc载入待发送的数据，读回的数据也返回到acc中，源代码如下:
send——data:ldp #spitxbuf>>7?
sacl spitxbuf;待发送的数据?
ldp #spists>>7?
s——5165:bit spists,bit6 ;检测spi——int位?
bcnd s——x5165,ntc ;如果spi——int为0,继续查询?
lacc spirxbuf;读回数据,保存在acc中?
retp?
限于篇幅，tms320lf2407a对x5165的其他软件操作不再赘述。按照上面的硬件、软件的设计思想，已经将x5165成功地应用于某型号的交流伺服系统中。
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在某型号交流伺服系统中，要求能够随时对各种参数设置进行非易失性保存。考虑到具有串行外设接口（serial peripheral interface，spi）的芯片使用简单，占用pcb板面积小等优点，故，采用了xicor公司生产的16kbit spi eeprom芯片来存储重要数据。
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（2）发送和接收操作可通过中断或查询方法来完成。?
（3）可编程波特率，当频率为40mhz时，波特率可达10mbps。?
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·无延时的下降沿：串行外设接口在spiclk信号下降沿发送数据，在spiclk信号上升沿接收数据；?
·有延时的下降沿：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，在spiclk信号下降沿接收数据；?
·无延时的上升沿：串行外设接口在spiclk信号上升沿发送数据，在spiclk信号下降沿接收数据；?
·有延时的上升沿：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。?
（6） 同时接收和发送操作。?
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