2017年生電子設計準備12其他篇系列中文2msp430f2-spi

1、http:/中國 MSP430 單片機專業(yè)MSP430F2 系列 16低功耗單片機模塊原理第 12 章 SPI 串行同步通訊模式版本:日期:原文:翻譯:編輯:1.42007.6.TIMSP430 x2xxfamily.pdf長春工業(yè)學院DC微控技術總版主注：以下文章是翻譯 TI MSP430 x2xxfamily.pdf 文件中的部分內容。由于翻譯水平有限，有整理過程中難免有所或錯誤；所以以下內容只供參考.一切以原文為準。密切留意微控技術。Page 1 of 14第 12 章 通用串行通口，同步串行通信(SPI)模式通用串行通口（USCI）采用一個硬件模塊支持多種串行通信方式。本章介紹同步接口

2、或 SPI 方式的操作。12.1 通用串行通通用串行通口概述口（USCI）支持多種串行通信方式，不同的串行通口模塊支持不同的通信方式，每個不同的串行通口模塊用不同的字母命名。例如，USCI_A 和USCI_B是不同的，等等。如果在一個器件里具有多于一個的相同的USCI模塊，這些模塊以數(shù)字遞增的形式命名。例如，如果一個設備有兩個USCI_A模塊，它們被命名為USCI_A0 和 USCI_A1。查看具體的器件手冊，確定在哪個器件里面配置了什么USCI模塊。USCI_Ax 系列模塊特性：UATR同步串行通信方式用于IrDA通信的整形脈沖用于LIN通信的自動波特率檢測SPI模式USCI_Bx 系列模塊

3、特性：IIC 模式SPI 模式12.2 USCI 通用串行通口介紹: SPI 同步串行通信方式在同步方式中，通用串行通口通過三或四腳連接MSP430與外部系統(tǒng)：UCxSIMO、UCxSOMI、UCxCLK和UCxSTE。當UCSYNC被置位時，選擇SPI SPI模式的特點包括：字符長度為 7 或 8 位最低位或最最先傳送和接收3 線或 4 線 SPI 操作選擇主模式或從模式獨立的發(fā)送和接收移位寄存器獨立的發(fā)送和接收緩存寄存器連續(xù)發(fā)送和接收操作可選的時鐘極性和時鐘相位控制主模式的時鐘頻率可控獨立的接收和發(fā)送的中斷功能LPM4模式下可進行從模式操作圖12-1 為USCI在SPI方式下的原理框圖方式

4、。用UCMODEx位選擇SPI方式(3腳或4腳)。Page 2 of 14圖12-1 USCI原理圖：SPI方式12.3USCI（通用串行通口）操作: SPI 方式在SPI方式下，串行數(shù)據(jù)可在多個器件之間進行發(fā)送和接收，這些器件使用由主機提供的共用時鐘。具有第二功能的UCxSTE引腳，用于使能器件接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，由主機控制。三或四線信號用于SPI：UCxSIMO從進，主出主模式：UCxSIMO為數(shù)據(jù)的輸出線從模式：UCxSIMO 為數(shù)據(jù)的輸入線從出，主進主模式：UCxSOMI為數(shù)據(jù)的輸入線從模式：UCxSOMI 為數(shù)據(jù)的輸出線UCxSOMIUCxCLK通用串行通口SPI時鐘主模式：UCxCLK

5、為數(shù)據(jù)的輸出線從模式：UCxCLK 為數(shù)據(jù)的輸入線Page 3 of 14UCxSTE 從機發(fā)送允許，用于4線模式中允許單總線上的多個主機，3線模式中不用。表12-1 描述了通用串行接口的操作表12-1 通用串行接口的操作12.3.1 通用串行通通用串行通口（USCI）初始化和復位口的復位通過PUC或UCSWRST位。 PUC后，UCSWRST自動置位，保持通用串行通口處于復位條件下。當置位時，UCSWRST位的狀態(tài)使UCxRXIE、UCxTXIE、UCxRXIFG、UCOE和UCFE位復位并置UCxTXIFG標志位。清除UCSWRST標志位，USCI，可以對USCI操作。注意：初始化或重新配

6、置通用串行通口模塊建議通用串行通口初始化/從新配置的過程為：1）設置UCSWRST (BIS.B #UCSWRST,&UCxCTL1)UCSWRST=1，初始化所有的通用串行通設置端口口的寄存器(包括UCxCTL1)4）通過清除UCSWRST位 (BIC.B #UCSWRST,&UCxCTL1)5）通過 UCxRXIE 和/或 UCxTXIE 使能中斷（可選）12.3.2 字符格式SPI 模式下的 USCI 模塊支持 7 和 8 位字符長度，通過 UC7BIT 位選擇，在 7 位數(shù)據(jù)方式下， UCxRXBUF 為最低有效位，而最高有效位通常處于復位狀態(tài)，UCMSB 位控制傳輸方向和選定最低位或

7、最先發(fā)送或接收。注意：默認字符格式默認的 SPI 字符傳輸是最低有效位先傳輸，在其它 SPI 接口中，也可能起始位是最。注意：字符格式圖表本章的所有圖表，使用最先傳輸格式。12.3.3 主機模式Page 4 of 14UCMODExUCxSTE狀態(tài)UCxSTE狀態(tài)SlaveMaster0101不活動活動活動不活動10低電平10活動不活動不活動活動圖12-2 通用串行通口主機和從機圖12-2說明了USCI在3線和4線模式為主機時的配置。當數(shù)據(jù)被送到傳輸數(shù)據(jù)緩沖器UCxTXBUF時，USCI開始數(shù)據(jù)傳送。當TX移位寄存器空了后，UCxTXBUF緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)被傳送到其中，在UCxSIMO上傳送數(shù)據(jù)，

8、起始位是最還是最低位，決定于UCMSB標志位的設置。而UCxSOMI上的數(shù)據(jù)在反向跳邊沿下移入接收移位寄存器。當字符接收到之后，接收數(shù)據(jù)從RX移位寄存器送入接收數(shù)據(jù)緩沖器UCxRXBUF，并且置位接收中斷標志UCxRXIFG，表示接收/發(fā)送操作完成。發(fā)送中斷標志位UCxTXIFG被置位后，表明數(shù)據(jù)已從UCxTXBUF緩沖區(qū)進入TX移位寄存器，UCxTXBUF寄存器已經(jīng)為發(fā)送新數(shù)據(jù)做好準備，但并不意味著傳送和接收的完成。為了在主機模式下接收USCI數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)必須事先寫入UCxTXBUF，因為接收和發(fā)送操作不是馬上進行的。4線SPI主機模式在4線主機模式中，UCxSTE用來防止與其它主機相并象表1

9、2-1描述的那樣控制主機。當UCxSTE處于主機不活動狀態(tài)時：UCxSIMO 和 UCxCLK設置為輸入，不再驅動總線。出錯位UCFE置位，表明在通訊的完整性上，使用者未按照規(guī)則操作。狀態(tài)被復位時，移位操作取消。如果數(shù)據(jù)寫入UCxTXBUF而主機通過UCxSTE位保持非工作狀態(tài)，UCxSTE轉換為主機工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)立即被發(fā)送。如果一個正在工作的發(fā)送過程，因UCxSTE轉換為主機不運行狀態(tài)而取消時，當UCxSTE轉向主機運行狀態(tài)時數(shù)據(jù)需要被重新寫入UCxTXBUF。UCxSTE輸入信號不能應用3線主機模式。12.3.4 從機模式圖12-3 USCL為從機和外部主機圖12-3 說明USCI作為從機

10、時3線和4線的配置。UCxCLK被用作SPI時鐘輸入時，它必須由外部主機提供。數(shù)據(jù)傳送的速度取決于這個時鐘而不是波特率發(fā)生器。在開始UCxCLK之前，寫入到UCxTXBUF和轉移到TX移位寄存器中的數(shù)據(jù)，通過UCxSOMI引腳發(fā)送。同時，UCxSIMO引腳上的數(shù)據(jù)在UCxCLK的反向跳變沿移入到接收移位寄存器，當設定位數(shù)的數(shù)據(jù)圈被接收到后移入到UCxRXBUF。當數(shù)據(jù)由RX移位寄存器轉送到UCxRXBUF時，UCxRXIFG中斷標志置位，表明數(shù)據(jù)已被接收。在新數(shù)據(jù)寫入UCxRXBUF前，當前一個接收的數(shù)據(jù)還未從UCxRXBUF被Page 5 of 14時，則溢出錯誤位UCOE置位。4線SPI從

11、機模式在4線從機模式下，UCxSTE信號被從機用作發(fā)送、接收允許信號，它由主機提供。當UCxSTE處于從機工作狀態(tài)時，從機正常工作。當UCxSTE處于從機非工作狀態(tài)時：任何在 UCxSIMO 引腳上正在進行的接收操作都可被停止。UCxSOMI 為輸入方向。移位操作被中斷，直到 UCxSTE 信號再次轉為從機工作狀態(tài)。UCxSTE輸入信號不能用于3線從機模式。12.3.5 SPI使能通過清除UCSWRST位，USCI 模塊被使能，準備接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在主機模式下，位時鐘產(chǎn)生器準備好，但它既不計時也不產(chǎn)生時鐘。在從機模式下，位時鐘產(chǎn)生器被提供。UCBUSY = 1，表明發(fā)送或接收操作正在進行。，時

12、鐘由主機一個PUC或置位UCSWRST位，立即USCI，任何傳輸活動都停止。發(fā)送使能在主機模式下，對UCxTXBUF寫入可以激活波特率產(chǎn)生器，數(shù)據(jù)開始發(fā)送。在從機模式下，當主機提供時鐘而且在4線方式下UCxSTE為從機工作狀態(tài)時，數(shù)據(jù)開始傳輸。接收使能當發(fā)送時，SPI接收數(shù)據(jù)。接收和發(fā)送數(shù)據(jù)是同時進行的。12.3.6 串行時鐘控制UCxCLK是主機通過SPI總線提供的。當UCMST = 1時，比特率由USCI的時鐘頻率發(fā)生器經(jīng)UCxCLK引腳提供。用于產(chǎn)生比特率的時鐘由UCx位選擇。當UCMST = 0時，USCI時鐘是主機通過UCxCLK引腳提供的，比特率發(fā)生器不起作用，無需關注UCx位。S

13、PI接收和發(fā)送操作是同時進行的并且使用相同的時傳輸數(shù)據(jù)。在比特率控制寄存器UCxxBR1中的UCBRx16位值和UCxxBR0是USCI時BRCLK的分頻系數(shù)。主機模式下，能產(chǎn)生最大時鐘頻率是BRCLK。當USCI_A應用SPI模式時，SPI模式中沒有使用調制并且 UCAxMCTL應該被清除。UCAxCLK/UCBxCLK頻率為：f BRCLKfBitClockUCBRx 串行時鐘的極性與相位UCxCLK的極性和相位是通過USCI的控制位UCCKPL與UCCKPH獨立設定的。每種情況的時序如圖124所示。Page 6 of 14圖124 當UCMSB = 1時的USCI SPI時序12.3.7

14、 使用SPI方式的低功耗模式為使用低功耗模式，USCI 模塊可為SMCLK提供自動時鐘激活。當SMCLK是USCI的時時，由于設備在低功耗狀態(tài)時，SMCLK處于不活動狀態(tài)，當器件需要時，不管時的控制位是如何設置的設置，USCI模塊自動激活SMCLK。時鐘保持為活動狀態(tài)，直到USCI模塊返回休眠狀態(tài)。在USCI返回到休眠狀態(tài)后，時轉為控制位的設置狀態(tài)。不能自動激活ACLK時鐘。當USCI模塊激活一個在不活動的時時，時變?yōu)榛顒訝顟B(tài)，所有配置為使用這個時的模塊也會受到影響。例如，當USCI模塊強行激活SMCLK時，一個使用SMCLK的定時器將增加。在SPI從機方式下，沒有可用的時，因為時鐘由外部主機

15、供給。當器件在LPM4模式下和所有的時都何低功耗模式。時，在SPI從機模式下操作USCI是可能的。接收或發(fā)送中斷可以喚醒任12.3.8 SPI中斷USCI有一個用于發(fā)送操作的中斷向量和一個用于接收操作的中斷向量。SPI 發(fā)送中斷操作UCxTXIFG標志位被發(fā)送端置位時，表示UCxTXBUF開始準備接收其它的字符。如果 UCxTXIE和GIE也被置位，將產(chǎn)生一個中斷請求。如果一個字符寫入到UCxTXBUF，UCxTXIFG自動復位。經(jīng)過一個PUC后或當UCSWRST = 1時UCxTXIFG置位。經(jīng)過一個PUC后或當UCSWRST = 1時UCxTXIE復位。注意：在SPI模式下寫入UCxTXB

16、UF當UCxTXIFG = 0時，寫入數(shù)據(jù)到UCxTXBUF，可能導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。SPI 接收中斷操作每次接收一個字符且載入UCxRXBUF后，UCxRXIFG中斷標志位置位。如果UCxRXIE和GIE也置位，將產(chǎn)生一個中斷請求。系統(tǒng)復位PUC信號或當UCSWRST = 1時，UCxRXIFG和UCxRXIE復位。當UCxRXBUF被時UCxRXIFG自動復位。Page 7 of 14USCI 中斷用法USCI_Ax和USCI_Bx共用一個中斷向量。接收中斷標志UCAxRXIFG和UCBxRXIFG路由到一個中斷向量，發(fā)送中斷標志UCAxTXIFG和UCBxTXIFG共用其它的中斷向量。共用

17、中斷向量程序實例下面例子說明一個中斷服務子程序處理來自UART或SPI模式下的USCI_A0和在SPI模式下USCI_B0的數(shù)據(jù)接收中斷。US0_RX_USCIB0_RX_ISRBIT.B #UCA0RXIFG,&IFG2; USCI_A0 接收中斷?JNZ US0_RX_ISRUSCIB0_RX_ISR?. RETIUS0_RX_ISR. RETI; 讀UCB0RXBUF (清UCB0RXIFG); 讀UCA0RXBUF (清UCA0RXIFG)下面例子說明一個中斷服務子程序處理來自UART或SPI模式下的USCI_A0和在SPI模式下USCI_B0的數(shù)據(jù)發(fā)送中斷。US0_TX_USCIB0

18、_TX_ISRBIT.B #UCA0TXIFG,&IFG2; USCI_A0 發(fā)送中斷?JNZ US0_TX_ISRUSCIB0_TX_ISR. RETIUS0_TX_ISR. RETI;寫UCB0TXBUF (清UCB0TXIFG); 寫UCA0TXBUF (清UCA0TXIFG)12.4 USCI寄存器:SPI模式表122中列出了SPI模式下應用USCI_A0和USCI_B0的USCI寄存器，表123中列出了SPI模式下應用USCI_A1和USCI_B1的USCI寄存器。Page 8 of 14寄存器簡寫寄存器類型地址初始化狀態(tài)USCI_A0 控制寄存器 0UCA0CTL0讀/寫060hR

19、eset 和PUCUSCI_A0 控制寄存器 1UCA0CTL1讀/寫061h001h 和PUCUSCI_A0 波特率控制寄存器 0UCA0BR0讀/寫062hReset 和h PUCUSCI_A0 波特率控制寄存器 1UCA0BR1讀/寫063hReset 和 PUCUSCI_A0 調整控制寄存器UCA0MCTL讀/寫064hReset 和 PUCUSCI_A0 狀態(tài)寄存器UCA0S讀/寫065hReset 和 PUCUSCI_A0 接收緩沖寄存UCA0RXBUF讀066hReset 和 PUCUSCI_A0 發(fā)送緩沖寄存器UCA0TXBUF讀/寫067hReset 和 PUC表122 SC

20、I_A0與USCI_B0控制和狀態(tài)寄存器注意：更改SFR位為了避免修改其它模塊控制位，建議使用 BIS.B 或BIC.B 指令置位或清除 IEx 和IFGx位，而不是 MOV.B 或CLR.Bi 指令。表123 SCI_A1與USCI_B1控制和狀態(tài)寄存器UCAxCTL0,UCBxCTL0,7USCI_Ax控制寄存器0USCI_Bx控制寄存器06543210rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0Page 9 of 14UCCKPHUCCKPLUCMSBUC7BITUCMSTUCMODExUCSYNC=1寄存器簡寫寄存器類型地址初始化狀態(tài)USCI_A1 控制寄存器 0UCA0C

21、TL0讀/寫0D0hReset 和PUCUSCI_A1 控制寄存器 1UCA0CTL1讀/寫0D1h001h 和PUCUSCI_A1 波特率控制寄存器 0UCA0BR0讀/寫0D2hReset 和h PUCUSCI_A1 波特率控制寄存器 1UCA0BR1讀/寫0D3hReset 和 PUCUSCI_A1 調整控制寄存器UCA0MCTL讀/寫0D4hReset 和 PUCUSCI_A1 狀態(tài)寄存器UCA0S讀/寫0D5hReset 和 PUCUSCI_A1 接收緩沖寄存UCA0RXBUF讀0D6hReset 和 PUCUSCI_A1 發(fā)送緩沖寄存器UCA0TXBUF讀/寫0D7hReset 和

22、 PUCUSCI_B1 控制寄存器 0UCB0CTL0讀/寫0D8h001h 和PUCUSCI_B1 控制寄存器 1UCB0CTL1讀/寫0D9h001h 和PUCUSCI_B1 位速率控制寄存器 0UCB0BR0讀/寫0DAhReset 和 PUCUSCI_B1 位速率控制寄存器 1UCB0BR1讀/寫0DBhReset 和 PUCUSCI_B1 狀態(tài)寄存器UCB0S讀/寫0DDhReset 和 PUCUSCI_B1 接收緩沖寄存器UCB0RXBUF讀0DEhReset 和 PUCUSCI_B1 發(fā)送緩沖寄存器UCB0TXBUF讀/寫0DFhReset 和 PUCUSCI_A1/B1 中斷允

23、許寄存器UC1IE讀/寫006hReset 和 PUCUSCI_A1/B1 中斷標志寄存器 2UC1IFG讀/寫007h00Ah 和PUCUSCI_B0 控制寄存器 0UCB0CTL0讀/寫068h001h 和PUCUSCI_B0 控制寄存器 1UCB0CTL1讀/寫069h001h 和PUCUSCI_B0 位速率控制寄存器 0UCB0BR0讀/寫06AhReset 和 PUCUSCI_B0 位速率控制寄存器 1UCB0BR1讀/寫06BhReset 和 PUCUSCI_B0 狀態(tài)寄存器UCB0S讀/寫06DhReset 和 PUCUSCI_B0 接收緩沖寄存器UCB0RXBUF讀06EhRe

24、set 和 PUCUSCI_B0 發(fā)送緩沖寄存器UCB0TXBUF讀/寫06FhReset 和 PUCSFR 中斷允許寄存器 2IE2讀/寫001hReset 和 PUCSFR 中斷標志寄存器 2IFG2讀/寫003h00Ah 和PUCUCCKPH7位時鐘相位選擇。0 數(shù)據(jù)在第一個UCLK沿變換和在下一個時鐘沿捕獲。1 數(shù)據(jù)在第一個UCLK沿捕獲和在下一個時鐘沿變換。時鐘極性選擇0不活動狀態(tài)為低電平UCCKPL6位1不狀態(tài)為UCMSB5位MSB起始選擇。控制接收和發(fā)送移位寄存器的方向 0 LSB 起始1 MSB 起始字符長度，選擇7位或8位字符長度8位 數(shù)據(jù)7位 數(shù)據(jù)主機模式選擇 0 從機模式

25、1 主機模式UC7BIT4位UCMST3位UCMODEx2-1位 USCI 模式 當UCSYNC = 1時選擇UCMODEx位的同步模式000111113線SPI4線SPI和UCxSTE激活:當UCxSTE=1從機模式使能當UCxSTE=0從機模式使能4線SPI和UCxSTE低電平激活: I2C 模式UCSYNC0位同步模式使能異步模式同步模式UCAxCTL1,UCBxCTL1,7USCI_AxUSCI_Bx6控制寄存器控制寄存器11354210rw-0rw-0rw-0 rw-0rw-0rw-0 rw-0rw-1UCx7-6位USCI 時選擇 這些位選擇在主機模式下的BRCLK時，UCxCLK

26、始終用于從機模式。00011011NA ACLK SMCLK SMCLKUnused UCSWRST5-1位0位未用復位使能。 USCI復位取消，可以操作。01 使能。 USCI邏輯保持在復位狀態(tài)。UCAxBR0, USCI_AxUCBxBR1, USCI_Bx比特率控制寄存器比特率控制寄存器0027654310Page 10 of 14UCBRxUCxUnusedUCSWRSTrwrwrwrwrwrwrwrwUCAxBR1, USCI_AxUCBxBR1, USCI_Bx比特率控制寄存器比特率控制寄存器1127654310rwrwrwrwrwrwrwrwUCBRx時鐘頻率調節(jié)UCxxBR0+

27、UCxxBR1 的 16 位數(shù)值用于進行時鐘調節(jié)UCAxSUCBxS7,USCI_AxUSCI_Bx6狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器543210rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0rw-0r-0UCLISTEN7 位UCLISTEN 位選擇反饋模式0無反饋1 使能 發(fā)送器的輸出在反饋給UCFE6位幀錯誤標志 這個位說明在4線主機模式下總線不用于3線主機模式或其它從機模式。無錯誤總線發(fā)生。UCFEUCOE5位溢出錯誤標志一個字符讀出之前字符轉移到UCxRXBUF時被置位。當UCxRXBUF被讀出UCOE自動清零，不能用 0 無錯誤1 發(fā)生溢出錯誤未使用清零。否則，就不能正確運行。Unused

28、UCBUSY41位0位USCI忙 該位說明是否有傳送或接收正在進行。USCI為不活動狀態(tài)USCI發(fā)送或接收進行UCAxRXBUF,UCBxRXBUF,7USCI_Ax 接收緩沖寄存器USCI_Bx 接受緩沖寄存器6543210rrrrrrrrUCRXBUFx 7-0 位接收數(shù)據(jù)緩沖器為用戶可使用的，包含從接收移位寄存器接收的最后一個字符，讀 UCxRXBUF 可使接收錯誤位和 UCxRXIFG 復位，在 7 位數(shù)據(jù)模式下 UCxRXBUF 是 LSB 有效，MSB 通常是復位狀態(tài)。UCAxTXBUF, USCI_Ax 發(fā)送緩沖寄存器Page 11 of 14UCRXBUFxUCLISTENUC

29、FEUCFEUnusedUnusedUnusedUnusedUCBUSYUCBRxUCBxTXBUF,7USCI_Bx 發(fā)送緩沖寄存器6543210rwrwrwrwrwrwrwrwUCTXBUFx 7-0位發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器為用戶可用的，保持數(shù)據(jù)直到被移入到發(fā)送移位寄存器和發(fā)送，寫發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器可清除UCxTXIFG。7位數(shù)據(jù)模式下UCxTXBUF的MSB一般不用且為復位狀態(tài)。IE2,7中斷寄存器 26543210rw-0這些位可能被其它模塊使用，查看具體的rw-0rw-0rw-07-4 位UCB0TXIE。3位USCI_B0 發(fā)送中斷允許0中斷1 中斷允許USCI_B0 接收中斷允許UCB0RXIE2位0中斷1 中斷允許USCI_A0 發(fā)送中斷允許UCA0TXIE1位0中斷1 中斷允許USCI_A0 接收中斷允許中斷無效中斷允許UCA0RXIE0位IFG2, 中斷標志寄存器 276543210rw-1rw-0rw-1rw-07-4 位這些位可能被其它模塊使用，查看具體的。UCB0 TXIGF3位USCI_B0 發(fā)送中斷標志無未處理的中斷有未處理的中斷當UCB0TXBUF位空時UCB0TXIFG置位UCB0 RXIFG2位USCI_B0 接收中斷標志無未處理的中斷有未處理的中斷當U