[發(fā)明專利]一種基于CPLD的SPI通信端口

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210008901.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN102693200A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史敬灼;姚春麗;劉博;徐迎曦;王曉節(jié)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F13/38
• 分類號(hào): G06F13/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步串行通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于實(shí)時(shí)嵌入式控制系統(tǒng)的SPI通信端口。

背景技術(shù)

目前在電氣自動(dòng)化控制裝置中，廣泛采用各種通信手段以完成上層與底層控制器、底層控制器以及控制芯片之間的信息傳遞，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能；各種通信功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)已成為自動(dòng)化裝置設(shè)計(jì)的重要組成部分。本發(fā)明以一種超聲波電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制裝置為應(yīng)用背景，給出了基于CPLD的多SPI端口通信技術(shù)。

串行同步外設(shè)端口(SPI)通常也稱為同步外設(shè)端口，具有信號(hào)線少、協(xié)議簡(jiǎn)單、傳輸速度快的特點(diǎn)，因此該端口被大量用在微控制器與外圍執(zhí)行芯片的通信中。目前SPI通信方式已被普遍接受，帶有SPI端口的芯片越來(lái)越多，如Flash、RAM、A/D轉(zhuǎn)換、LED顯示、控制專用DSP芯片等。

采用運(yùn)動(dòng)控制專用DSP芯片DSP56F801設(shè)計(jì)了一種超聲波電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制裝置。DSP56F801芯片內(nèi)含一個(gè)SPI通信端口。由于該超聲波電機(jī)需要采用兩相四路對(duì)稱PWM信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制，而DSP芯片無(wú)法直接產(chǎn)生所需PWM信號(hào)，采用軟件方法又會(huì)占用大量的DSP計(jì)算時(shí)間，于是設(shè)計(jì)了基于可編程邏輯器件(CPLD)的對(duì)稱PWM信號(hào)發(fā)生器。該信號(hào)發(fā)生器在DSP的控制下，可以實(shí)現(xiàn)輸出兩相PWM控制信號(hào)的占空比及相位差調(diào)節(jié)。同時(shí)采用具有SPI接口的可編程振蕩器LTC6903，實(shí)現(xiàn)在DSP控制下的PWM控制信號(hào)頻率調(diào)節(jié)。由此可見，為了實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)PWM控制信號(hào)占空比、相位差及頻率的控制，需要采用適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞綄?shí)現(xiàn)DSP與CPLD及LTC6903之間的控制信息傳遞。

基于這一需求，本發(fā)明在分析SPI數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于CPLD的多SPI接口通信。

另外，關(guān)于CPLD實(shí)現(xiàn)對(duì)稱PWM信號(hào)發(fā)生器以及超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等內(nèi)容，可參考申請(qǐng)?zhí)枮?01010286489.5，201010286490.8，200710054583.6等相關(guān)專利文件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于CPLD的SPI通信接口，用以實(shí)現(xiàn)DSP與CPLD及LTC6903之間的控制信息傳遞問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種基于CPLD的SPI通信端口，包括采用CPLD實(shí)現(xiàn)的主機(jī)SPI端口，以及采用CPLD實(shí)現(xiàn)的外設(shè)SPI端口，主機(jī)SPI端口用于連接DSP的SPI端口，外設(shè)SPI端口用于連接基于CPLD的PWM信號(hào)發(fā)生器和可編程振蕩器的SPI端口；所述主機(jī)SPI端口包括波特率發(fā)生器和主機(jī)移位寄存器，外設(shè)SPI端口包括外設(shè)移位寄存器和鎖存器；主機(jī)移位寄存器串行通訊連接外設(shè)移位寄存器，外設(shè)移位寄存器通過(guò)鎖存器，鎖存器用于連接基于CPLD的PWM信號(hào)發(fā)生器，主機(jī)移位寄存器還連接所述可編程振蕩器的SPI端口；所述波特率發(fā)生器為所述主機(jī)移位寄存器、外設(shè)移位寄存器、所述可編程振蕩器的SPI端口提供同步時(shí)鐘信號(hào)。

所述DSP為DSP56F801。

所述可編程振蕩器為L(zhǎng)TC6903。

所述主機(jī)移位寄存器和外設(shè)移位寄存器均由D觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成。

所述鎖存器包括用于分別鎖存A相占空比控制字、B相占空比控制字、調(diào)相控制字3個(gè)數(shù)字量的三個(gè)鎖存元件(L1、L2、L3)。

SPI端口通信可以構(gòu)建用于控制的小型高速同步通信網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本較低，可廣泛應(yīng)用于控制器與控制器或控制器與外圍芯片之間的控制信息傳遞。本發(fā)明在對(duì)SPI端口通信時(shí)序進(jìn)行細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，給出了基于CPLD的多SPI端口通信具體實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，效果良好。

附圖說(shuō)明

圖1是多SPI端口通信框圖；

圖2基于CPLD的SPI接口的移位寄存器；

圖3基于CPLD的SPI接口的移位寄存器(局部)；

圖4是使能信號(hào)的時(shí)序圖(高電平有效)；

圖5是進(jìn)位信號(hào)的輸出時(shí)序圖；

圖6是數(shù)據(jù)選址和鎖存的CPLD結(jié)構(gòu)；

圖7是SPI傳輸數(shù)據(jù)波形；

圖8是SPI傳輸數(shù)據(jù)波形(加入延時(shí))。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。