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DSP虚拟I2C软件包的应用设计案例

2018年02月12日 16:35 次阅读

数字信号处理器(DSP)在各领域中的应用已日趋广泛,其中TI(Texas Instrument)公司的TMS320系列芯片占据了主导地位。TMS320F206(简称F206)由于具有片内32K字的Flash,支持JTAG扫描端口的仿真调试,并支持程序的串行下载,便于开发设计及产品的软件升级,因而在中高档仪器开发中受到青睐。

DSP的处理速度虽然较高,但直接支持的I/O口线较少,控制能力相对较弱,因而与外部器件接口采用串行方式较为适合。常用的串行接口和串行总线有UART、I2C总线,由于I2C总线提供了较完善的总线协议,且接口电路简单,因而得到广泛的应用。目前,已有很多外围器件支持I2C接口,但多数MCU并不直接支持I2C总线,因而采用I/O口线模拟I2C的方式成为一种通用解决方案。但由于I2C总线协议的复杂性及操作管理的特殊性,仍给此类方式的开发造成了较大不便。好在文献中提出了一种按平台模式设计的、适用于80C51的虚拟I2C总线软件包,大大简化了80C51的I2C接口程序设计,使用户无需了解I2C总线协议的细节,即可实现相应的接口。文献中也给出了一种用于MSP430单片机的软件包。由于DSP尚无此类软件包,为简化DSP的此类I2C接口程序设计,本文参照文献中的设计原则,设计了一种适用于TMS320C2XX系列DSP开发的软件包。

1 虚拟I2C软件包的设计

根据文献中所提到的最佳包容性设计、后归一化设计、前归一化设计原则,软件包进行了如下定义。

(1)适用范围

① 适用主发送和主接收方式。I2C总线有4种工作方式:主发送、主接收、从发送、从接收。因实际DSP多工作于I2C总线的主方式,因而软件包设计为主方式。

② 适用TMS320C2XX系列与I2C总线外围器件的接口,支持对外围器件N字节的读写,通信方式为对虚拟节点寻址后点对点的读写。

③ 模拟I/O口线可选择4根通用I/O口线(I/O0~ I/O4)中的任意两根。

(2)软件包结构设计

TMS320C2XX系列产品,基本包括4根通用I/O口线I/O0~I/O4(由于XF仅能作为输入口线,BIO仅能作为输出口线,因而暂不考虑)。它们的输入输出方向由ASPCR的低4位来设定,相应口线状态的设定或读取由IOSR寄存器控制。但此处DSP与80C51有所不同,口线的输入输出状态不是自动切换的,且ASPCR、IOSR寄存器都不支持位寻址方式,因而在进行I2C总线工作方式模拟时较为繁琐。为避免所用寄存器其它状态位的改变,需通过较多的与、或操作来改变指定I/O口线的状态,因而本软件包与80C51的虚拟I2C软件包结构稍有不同。当然,这些均在软件包内部完成,使用者不必了解具体细节,用户接口同样简单易用。

① 软件包组成。为模拟I2C总线的操作时序,软件包中包括了2个宏定义和12个子函数。

(a)时序模拟子程序

Sendb--发送起始标志,启动I2C总线;senda--发送确认标志;

Sendna--发送非确认标志;Sende--发送结束标志。

(b)操作模拟子程序

geta--接收确认标志;sendd--发送8位数据;

getd--接收1个字节数据。

(c)数据读写子程序

wrnbyte--写入N字节;rdnbyte--读取N字节。

(d)其它宏及子函数

subsendd--根据标志位C设置模拟数据口线的状态;toggleclk--切换模拟时钟口线状态;

Xdelay--延时子程序;Sdainm--将模拟数据口线A配置为输入口线;

sdaoutm--将模拟数据口线配置为输出。

因DSP的工作频率一般远高于I2C总线的操作频率,因而这里需专用的延时子程序降低模拟时钟口线频率。本文所给出的源程序为F206采用40 MHz晶振时的情况,用户使用时可随实际情况调整延时时间。

② 软件包符号定义。软件包中包括如下符号定义:

VSDA、VSCL--分别定义了模拟数据口线和模拟时钟口线对应的屏蔽位,因DSP中对通用I/O口线的操作不能通过位操作来实现,因而仅能屏蔽位来定义,如采用IO3模拟数据线、IO2模拟时钟线,则可定义IO3为08h、IO2为04h;

RAM0--为数据暂存用的临时存储单元;

RIO--为用于保存I/O口线当前状态的存储单元;

SLA--用于保存总线上节点地址并确定传输方向的存储单元;

NUMBYTE--待发送或接收的字节数存储单元;

MTD--发送数据缓冲区;

MRD--接收数据缓冲区。

以上符号中RAM0、RIO、SLA、NUMBYTE为页内地址,与当前的页指针DP内容设置有关;MTD、MRD为绝对地址,与DP内容无关。

③ 资源占用。使用了辅助寄存器AR0、AR1、AR2、AR6、ACC、ASPCR、IOSR等资源。

④ 应用接口。软件包将wrnbyte、rdnbyte作为唯一的出口接口,用户仅需正确设置对应储存单元的内容,调用相应子函数即可:

splk #SLAR/ SLAW,SLA;写入传输节点地址及传输方向

splk #N,NUMBYTE ;写入待传输字节数

;若输出,设置输出缓冲区内容

call wrnbyte/rdnbyte

3 应用实例

3.1 器件相关功能简介

X1203是带时钟/日历电路和两个闹钟(报警)的低功耗CMOS实时时钟芯片。提供了双埠时钟和报警寄存器,在读写操作期间也能精确工作。其工作电压从2.5~6 V均可,工作电流小于1uA。时钟使用低成本的32.768 kHz晶体输入,以秒、分、时、日、星期、月和年为单位记录时间,具有闰年自动矫正功能,并对少于31天的月份自动调整;可通过设置中断标志按指定时间激活中断引脚,满足大多数用户对定时器编程的需要。该芯片引脚结构如图1所示(SOIC封装)。

其中SCL为时钟输入端,数据随该时钟信号同步输入器件或从器件输出。此引脚上的输入缓冲器始终激活。SDA端为双向引脚,用于串行数据的输入输出;具有漏极开路,可与其它漏极开路或集电极开路输出进行线“或”;需上拉电阻,与SCL引脚配合,可实现400 kHz的2线I2C接口。VBack为备用电源输入端,用于VCC出现故障时向器件供电。是中断信号输出端,可通过设置报警寄存器按指定时间在该端产生报警信号;漏极开路,低电平有效。X1、X2分别为反相放大器的输入、输出端;可在X1端接入32.768 kHz的方波基准,或在X1、X2端接入32.768 kHz的石英晶振,配置成片内振荡器,在初始上电后至少有一个字节写入RTC寄存器时,时钟才开始计数。

X1203中的时钟/控制寄存器(CCR)分5部分:2个8字节报警寄存器(Alarm0、Alarm1),1个1字节控制寄存器,1个8字节实时时钟寄存器和1个1字节状态寄存器。通过报警寄存器可设置报警发生的时间,控制寄存器可使能或禁止报警中断信号的输出,实时时钟寄存器以BCD码存储了秒、分、时、日、星期、月和年,状态寄存器中保存了用于报警状态标志位及读写使能状态位。其中状态寄存器设置决定着数据是否能成功地写入。该寄存器如表1所列。

BAT标识器件当前用VBack还是用VCC工作。AL1、AL0标识Alarm0、Alarm1是否实时时钟匹配。RTCF表示实时时钟是否失效,在总电源失效后该位置1。RWEL为寄存器写使能锁存,为0表示禁止,在任何写时钟/控制寄存器之前必须将该位置1。WEL为写使能锁存,低表示禁止,通过该位写1、其它位写0,可使该位置位;通过该位写0、其它位写0,可使该位清0。只有按规定顺序设置RWEL和WEL,才能成功写入CCR。

目前,很多DSP芯片尚不直接支持I2C的接口,F206也不例外,因而这里采用2根通用I/O口线模拟I2C接口。F206与X1203的接口采用如图2所示的接口方案。

图2中在X1、X2端接入32.768 kHz的石英晶振,将时钟源配置为片内振荡器。在VCC和VBACK之间通过二极管和电阻相连,并与地间加入1个0.47 F的大电容。这样,在电源出现故障或系统电源关闭时,仍可靠VBACK端的大电容供电维持时钟芯片的正常工作。它与F206间接口采用3根口线,这里采用IO2模拟通信用的时钟信号,IO3作为数据输入、输出口线。端可根据用户需要而定,若需要时钟芯片产生中断,可将该端接到F206的中断口线上。注意其中的SDA端和端为漏极开路,必须加上拉电阻,否则不能正常通信。

3.2 X1203的读写操作

这里仅给出F206对X1203进行读写的基本流程,如图3、图4所示,分别为对时钟芯片的读、写过程。其中进行寄存器写时,须注意SR寄存器中WEL和RWEL的设置是否正确,即首先设置WEL有效,而后将WEL、RWEL都置1,否则数据将不能正确写入。在写结束后,应将WEL、RWEL置为无效,以免产生误操作。

此外还须指出,在系统首次上电后(VBack和VCC都失效后),至少有一字节写入RTC寄存器时,系统才开始工作。在实际使用中,应首先判断SR中的RTCF位是否为1,若是,表明系统为首次使用或VBack和VCC都已失效,须对X1203至少进行一次写入操作,使其正常计数。

结束语

I2C总线应用已日益广泛,而其协议的复杂性和操作的特殊性又限制了推广速度。本文介绍的一种基于DSP的虚拟I2C总线软件包,简化了TMS320C2XX与I2C器件间接口程序设计,用户无需了解I2C总线协议的细节,仅需通过唯一的接口界面wrnbyte/ rdnbyte即可实现相应的接口。本文还给出了一个TMS320F206与时钟芯片X1203间的接口实例,介绍了软件包的使用方法,希望能供读者参考。

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发表于 2018-02-05 14:02 580次阅读
数字信号处理选型和介绍

基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

对于复杂的系统,鲁棒性是非常重要的。为了协助客户建立鲁棒性系统,KeyStone器件提供了多种硬件保...

发表于 2018-02-04 22:24 77次阅读
基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

TMS320C6701(以下简称C6701)是一款浮点运算DSP,适用于需要大量运算且实时性要求高的...

发表于 2018-02-04 20:59 114次阅读
基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

世强作为中国本土最知名的元件分销商,进芯电子专注数字信号处理芯片研发。据报道,世强宣布与进芯电子达成...

发表于 2018-02-03 10:57 190次阅读
世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

RIGOL DS1000系列数字示波器采用的是320×234分辨率的TFT液晶显示器,通过液晶的驱动...

发表于 2018-02-02 15:07 844次阅读
基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

剖析DSP编程优化的7个方法

方法一 把浮点运算改成定点运算 因为C6x DSP板并不支持浮点运算,但我们的原始程序代码是浮...

发表于 2018-02-02 14:56 617次阅读
剖析DSP编程优化的7个方法

电量测量装置的高精度校验实现方案

本文叙述在进行电量测量装置的高精度校验中,采用数字信号处理器TMS320F206及其与工业控制PC机...

发表于 2018-02-02 05:56 95次阅读
电量测量装置的高精度校验实现方案

i2s和i2c的区别

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总...

发表于 2018-01-29 16:47 620次阅读
i2s和i2c的区别

利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

目前,开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于以电子计算机为主异的各种终端设备和通信设备中...

发表于 2018-01-26 12:07 343次阅读
利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

DSP为提高数字计算效率,牺牲了存储器管理的方便性,对多任务的支持要差的多,所以DSP不适合于作多任...

发表于 2018-01-25 09:02 1586次阅读
DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

随着技术与工艺的发展,CMOS图像传感器不仅在噪声上得到了有效改善,而且分辨率也得到了明显提高。CM...

发表于 2018-01-23 16:12 148次阅读
基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

CEVA,智能和互联设备的信号处理IP授权许可厂商(纳斯达克股票交易所代码:CEVA) 推出Clea...

发表于 2018-01-23 07:42 134次阅读
CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

Achronix 今日宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore custom bloc...

发表于 2018-01-22 16:42 157次阅读
Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

广告技术作为数字化营销的重要内容之一,受到越来越多的关注。随着广告主越来越理性,市场逐步规范,DSP...

发表于 2018-01-21 11:08 1330次阅读
选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...

自vivo在vivo X1引入独立DAC之后,Hi-Fi手机开始崛起,之后连续几款vivo手机都用上...

发表于 2018-01-19 09:27 798次阅读
六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...

基于MSO的混合信号系统测试与调试[图]

嵌入式系统中,MCU和DSP的应用非常普遍,模拟信号和各种数字信号同时存在。传统上,工程师分别使用示...

发表于 2018-01-18 09:39 224次阅读
基于MSO的混合信号系统测试与调试[图]

基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP处理器TMS320F2812与SD卡的接口,设计了一种便携式的生理信号数据采集系统,用于大...

发表于 2018-01-18 09:31 186次阅读
基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

皮肤是人体最重要的器官之一。它有许多功能,首先,皮肤把外界和内部器官分离开,起着人体第一道屏障的作用...

发表于 2018-01-18 07:25 256次阅读
基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

其实了解芯片解密方法之前先要知道什么是芯片解密,网络上对芯片解密的定义很多,其实芯片解密就是通过半导...

发表于 2018-01-17 07:06 1372次阅读
网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

DSP就是一个指令比较独特的处理器。它虽然是通用处理器,但是实际上不怎么“通用”。技术很牛的人可以用...

发表于 2018-01-16 10:43 613次阅读
对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

随着人们生活水平的提高,公路上的私家车辆也增多了,但随之带来的问题就是交通事故发生率居高不下,严重危...

发表于 2018-01-12 16:28 391次阅读
LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分...

发表于 2018-01-12 15:32 1989次阅读
伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

STM32通过I2C与BMP280通信

BMP280对温度和气压的测量是通过一堆补偿数据然后根据自己的算法算出来的,要注意这些数据是什么类型...

发表于 2018-01-12 13:14 898次阅读
STM32通过I2C与BMP280通信

Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics AudioSmart远场语音技术将带来性能无与伦比的两麦克风和四麦克风支持亚马逊...

发表于 2018-01-10 14:47 1300次阅读
Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

Synaptics计划拓展语音生态系统,并且支持微软Cortana集成。成熟的AudioSmart硬...

发表于 2018-01-10 14:27 1400次阅读
Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

本文主要介绍了一种基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计。该交通灯由视频采集、图像处理和控制...

发表于 2018-01-09 14:15 302次阅读
基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn...

发表于 2018-01-05 11:36 1048次阅读
对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

详细剖析I2C和SPI通信协议的区别

IIC和SPI都对低速设备通信提供了很好的支持,不过,SPI适合数据流应用,而IIC更适合“字节设备...

发表于 2018-01-03 11:40 1246次阅读
详细剖析I2C和SPI通信协议的区别

数字信号处理器DSP与EDA的区别

目前DSP和EDA两者都应用广泛,二者之间有什么不同呢?本文带来数字信号处理器DSP与EDA的区别介...

发表于 2018-01-03 10:33 298次阅读
数字信号处理器DSP与EDA的区别

dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

vivo在之前的MWC 2017上海站的时候发布了全新DSP芯片影像优化拍照技术,这也是vivo首次...

发表于 2018-01-03 10:02 327次阅读
dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

dsp数字信号处理器能实时快速地实现各种数字信号处理算法,它活跃于各种领域之中。

发表于 2018-01-03 09:26 834次阅读
dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

本文介绍了dsp技术在通信领域、仪器仪表领域、汽车电子系统领域等多个领域的应用,并分析了dsp技术的...

发表于 2018-01-03 09:03 411次阅读
DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来,工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC...

发表于 2018-01-01 08:27 2136次阅读
基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

随着先进制造技术的迅速发展,对运动控制的精度要求也越来越高,而运动伺服控制系统的性能很大程度上取决于...

发表于 2017-12-30 07:33 2528次阅读
一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

I2C总线的特点、控制技术与传输分析

I2C总线主要在微处理器的控制之下,因此通常称微处理器是I2C总线的主机。习惯上总称受控设备及功能电...

发表于 2017-12-25 15:17 944次阅读
I2C总线的特点、控制技术与传输分析

一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设计与实现,DSP-BF561作为主处理...

发表于 2017-12-25 10:39 571次阅读
一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计,FPGA通常作为一种调度使用,图像...

发表于 2017-12-25 10:24 389次阅读
基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

本文主要是对基于STM32的实收实发超声波检测系统研究与实现,系统由信号调理;数据采样分析;PWM发...

发表于 2017-12-23 15:05 334次阅读
基于STM32的实收实发超声波检测系统研究