Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С - Стивен Барретт

1 — функция выхода  разрешена;

0 — функция выхода  не реализуется.

LSBF:

Бит выбора очередности выдачи битов данных на линию MOSI. Если бит LSBF сброшен, то данные в процессе передачи выставляются на линию MOSI, начиная со старшего бита. Этот режим считается нормальным режимом обмена для интерфейса SPI. Если же бит LSBF установлен в 1, то при передаче первым на линию MOSI выдается младший бит. Некоторые периферийные ИС требуют такого режима обмена.

Формат второго регистра управления SPxCR2 контроллера SPI также приведен на рис. 4.72. Этот регистр содержит всего три бита управления:

PUPS:

Бит выбора схемотехники входных буферов порта S. Если этот бит равен 1, то все линии порта S, которые находятся в режиме ввода, переходят в состояние входа с внутренним подтягивающим к напряжению питания резистором.

RDS:

Бит выбора схемотехники выходных буферов порта S. Если этот бит равен 1, то все линии порта S, которые находятся в режиме вывода, переходят в состояние выхода с пониженной нагрузочной способностью.

SPCO:

Совместно с битом MSTR этот бит определяет конфигурацию входов/выходов контроллера SPI на выводы корпуса МК в соответствие с таблицей рис. 4.73.

Познакомившись с назначением отдельных битов регистров управления SPxCR1 и SPxCR2, можно сказать, что эти регистры определяют конфигурацию аппаратных средств контроллера SPI. Разъясним дополнительно функции битов MSTR регистра SPxCR1 и SPCO регистра SPxCR2. Возможные комбинации кодов этих двух битов и соответствующие им внутренние соединения линии ввода и линии вывода контроллера SPI показаны на рис. 4.73. Например, если значения рассматриваемых битов равны SPCO:MSTR = 01, то вывод MISO будет выполнять функцию ввода данных, а вывод MOSI — функцию вывода данных контроллера SPI, работающего в режиме ведущего. Линия SCK при этом значении кодовой комбинации битов SPCO:MSTR будет использоваться для выдачи импульсов синхронизации, а линия  может быть дополнительно сконфигурирована на ввод или на вывод. Примечания 1–5 на рис 4.73 содержат дополнительную информацию по конфигурированию линий порта S для обслуживания контроллера SPI записи 0 или 1 в соответствующие разряды регистра направления передачи DDRS порта S. Мы рассмотрим эти рекомендации в примере программного обслуживания контроллера SPI (раздел 4.19.4).

На рис. 4.73 показано, что выходы контроллера SPI могут работать как в нормальном двухпроводном режиме (обмен одновременно идет по линиям SI и SO), так и в однопроводном режиме (обмен идет по одной линии).

Рис. 4.73. Выбор режима работы контроллера SPI

Формат регистра состояния SPxSR контроллера SCI представлен на рис. 4.74.

Рис. 4.74. Формат регистра состояния контроллера SPI

Регистр SPxSR содержит всего три бита флагов состояния:

SPIF:

Бит завершения обмена одним байтом данных. Устанавливается в момент, когда все восемь бит данных выставлены на линию последовательного обмена. Этот бит сигнализирует микроконтроллеру о том, что записанный ранее байт данных передан в линию и можно либо загружать новый байт для передачи, либо читать принятый в процессе передачи байт. Этот бит сбрасывается в результате выполнения двух последовательных операций. Сначала читают регистр состояния SPxSR, затем выполняют операцию чтения или записи регистра данных SP0DR.

WCOL:

Бит нарушения режима передачи данных. Этот бит устанавливается в 1, если МК пытается записать в регистр данных SPxDR новый байт для передачи в то время, когда предыдущий байт еще находится в процессе передачи.

MODF:

Бит нарушения режима контроллера SPI. Устанавливается, если на линию  ведущего (MSTR = 1) подали сигнал низкого логического уровня. Бит MSTR = 1 назначает режим ведущего для контроллера SPI, а = 0 пытается перевести контроллер в режим ведомого. Такая ситуация является конфликтной, о чем и сигнализирует флаг MODF.

Формат регистра данных контроллера SPI приведен на рис. 4.75. Особенностью этого регистра является то, что он одновременно является регистром для размещения как передаваемых, так и принимаемых данных. Эта особенность обусловлена рассмотренным ранее принципом обмена по интерфейсу SPI. В процессе обмена регистр данных передающего контроллера (этот контроллер ведущий) и регистр данных принимающего контроллера (этот контроллер ведомый) объединяются в 16-разрядный кольцевой сдвиговый регистр. По прошествии восьми импульсов синхронизации SCK 8-разрядное слово из ведущего контроллера сдвигается в регистр данных ведомого контроллера. При этом 8-разрядное слово регистра данных ведомого перемещается в регистр данных ведущего. Таким образом, независимо от того, желает программист передать данные из ведущего в ведомый или принять данные из ведомого в ведущий, в любом из этих случаев оба устройства одновременно принимают и передают данные. Поэтому до сеанса обмена регистр данных ведущего контроллера содержит подготовленные к передаче данные, а после сеанса обмена этот же регистр содержит принятые данные.

Рис. 4.76. Формат регистра данных и альтернативные функции линий порта PORTS

Порт S может работать в режиме порта ввода/вывода общего назначения. Работа каждой линии в режиме ввода или в режиме вывода определяется соответствующим разрядом регистра направления передачи DDRS. Если линия порта PSx установлена на ввод, то чтение регистра данных порта PORTS возвращает в разряде PORTSx значение сигнала на соответствующем выводе МК. Если линия PSx установлена на вывод, то запись в разряд PORTSx регистра данных PORTS 1 или 0 устанавливает на выводе МК сигнал с логическим уровнем 1 или 0. Альтернативной функцией порта S является обслуживание контроллеров асинхронного SCI и синхронного SPI последовательного обмена.

Если порт S работает в режиме порта ввода/вывода общего назначения, то биты регистра направления передачи DDRS определяют режим ввода или режим вывода для каждой линии порта S. Если разряд DDRSx установлен в 0, то линия PSx работает в режиме ввода. При DDRSx = 1 линия PSx работает в режиме вывода.

Рис. 4.77. Формат регистра направления передачи порта PORTS

Если активизированы контроллеры последовательных интерфейсов, то значения битов регистра DDRS определяют режим работы линий порта S по следующим правилам:

DDRS2, DDRS0. Если контроллер SCI конфигурирован для работы в обычном двухпроводном режиме, то линии порта PS2 и PS0 будут выполнять функцию входов приемников двух модулей SCI независимо от значения битов DDR2 и DDR0.

DDRS3, DDRS1. Если контроллер SCI конфигурирован для работы в обычном двухпроводном режиме, то линии порта PS3 и PS1 будут выполнять функцию выходов передатчиков двух модулей SCI независимо от значения битов DDR3 и DDR1.

DDRS6…DDRS4. Если контроллер SPI активизирован и использует некоторые линии из PS6…PS4 для ввода данных, то эти линии будут работать в режиме ввода, независимо от значения соответствующих битов регистра DDRS. Если же по логике работы контроллера SPI некоторые линии из PS6…PS4 должны работать на вывод, то необходимо соответствующий бит регистра DDRS установить в 1.

DDRS7. Если контроллер SPI активизирован и работает в режиме ведомого, то линия PS7 будет выполнять функцию входа для выбора ведомого , независимо от значения разряда DDR7. Если же контроллер SPI работает в режиме ведущего, то значение бита DDR7 определяет направление передачи линии PS7, независимо от того, используется ли она контролером SPI, или работает как линия ввода/вывода общего назначения (см. таблицу рис. 4.73 и примечание к ней).

1. Какова минимальная частота сигнала синхронизации SCK, если частота импульсной последовательности ECLK составляет 8 МГц?

Ответ: При значении кодовой комбинации битов SPR2…SPR0 = 111 частота SCK составляет 31,2 кГц.

2. Какова максимальная частота сигнала синхронизации SCK, если частота импульсной последовательности ECLK составляет 4 МГц?

Ответ: При значении кодовой комбинации битов SPR2…SPR0 = 000 частота SCK составляет 2 МГц.

3. Напишите выражение на Си для установки минимальной частоты SCK.

Ответ: SP0BR = 0x07

4. Каково назначение флага SPIF?

Ответ: Этот флаг устанавливается, когда контроллер SPI завершил выдачу на линию восьми бит данных. Чтобы сбросить бит SPIF необходимо сначала прочитать регистр состояния SP0SR, а затем выполнить операцию записи в регистр данных SP0DR.

4.19.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера SPI