【文章內(nèi)容簡介】 無效的。但是，3個數(shù)據(jù)寄存器SPIRXBUF , SPITXBUF和SPIDAT都是16位的。3個FIFO寄存器也是16位。SPI的主從工作方式圖26 SPI主從通信原理圖圖示的是典型的SPI工作于主機模式，系統(tǒng)中有兩個處理器，處理器1的SPI工作于主機模式，而處理器2的SPI工作于從機模式。SPI工作控制寄存器SPICTL的MASTER/SLAVE位決定了SPI工作于何種模式，當MASTER/SLAVE=1時，SPI工作于主機模式，而當MASTER/SLAVE=0時，SPI工作于從機模式。從圖中也可以看到，時鐘信號SPICLK是由主機提供給從機的，主機和從機在SPICLK的協(xié)調(diào)下同步進行數(shù)據(jù)的發(fā)送或者接收，數(shù)據(jù)在時鐘脈沖信號的上升沿或者下降沿進行發(fā)送或者讀取。當然，主機和從機之間進行通信的前提是從機片選信號SPISTE為低電平，將SPI從機選中，也就是將處理器2選中。主機和從機之間可以同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā) 送和接收，也就是說可以工作于全雙工模式。本定時器系統(tǒng)使用的是主控制器模式，在主控制器模式下，SPI通過SPICLK引腳為整個串行通信網(wǎng)絡提供串行時鐘。數(shù)據(jù)是從SPISIMO引腳輸出，并將鎖存SPISOMI引腳輸入的數(shù)據(jù)。SPIBRR（波特率寄存器）可以配置126種不同的位傳輸率，該寄存器決定了整個串行通信網(wǎng)絡發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的位傳輸率。寫入SPIDAT（串行數(shù)據(jù)寄存器）或SPITXBUF（串行輸出緩沖寄存器）的書籍啟動SPISOMI引腳的數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)的最高位（MSB）最先發(fā)送。與此同時，接受的數(shù)據(jù)通過SPISOMI引腳移入SPIDAT的最低有效位（LSB）。當設定的位發(fā)送完畢后。已接受的數(shù)據(jù)移入SPIRXBUF供CPU讀取。數(shù)據(jù)以右對齊的方式存儲于SPIRXBUF寄存器中。波特率的設置 SPI通過對寄存器SPIIBRR的配置，可以實現(xiàn)125種不同的波特率，計算公式如下: 當SPIBRR = 0、2時:SPIBaudRate=LSPCLK/4 (21) 當SPIBRR = 3127時:SPIBaudRate=LSPCLK/(SPIBRR+1) (22)式(21)和式(22)中的LSPCLK為DSP的低速外設時鐘頻率。從上面的波特率計算公式可以看出，SPI模塊最大的波特率為LSPCLK/4。從式(22)可以看出，當SPIBRR為奇數(shù)時，(SPIBRR+1)為偶數(shù)，SPICLK信號高電平與低電平在一個周期內(nèi)保持對稱；當SPIBRR為偶數(shù)時，(SPIBRR+1)為奇數(shù)，SPICLK信號高電平和低電平在一個周期內(nèi)不對稱[7]。當時鐘極性位被清零時，SPILCK的低電平比高電平多一個系統(tǒng)時鐘周期。當時鐘極性被置位時，SPICLK的高電平比低電平多一個系統(tǒng)時鐘周期。 74HC16474HC164是8位串入、并出移位寄存器，主要用于數(shù)字電路和LED 顯示控制電路應用。74HC164串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空，所以在本系統(tǒng)中，本設計將兩個輸入端A和B連接在一起都接在SPI的輸出口上。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。圖27 74HC164引腳圖表21 74HC164引腳說明符號管腳名稱管腳號描述A,B數(shù)據(jù)輸入1,2該管腳為與門輸入QA~QH數(shù)據(jù)輸出3,4,5,6,10,11,12,13并行輸出口CLK時鐘輸入8在上升沿讀取串行數(shù)據(jù)CLR復位9端口輸入為低時，所有輸入無效，所有輸出清零，端口為高時，輸出數(shù)據(jù)VDD邏輯電源15電源GND邏輯地7系統(tǒng)地 數(shù)碼管數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管，是常用的一種顯示輸出元件。按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，其在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮；當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，其在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮；當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。圖28 七段數(shù)碼管示意圖數(shù)碼管有共陽和共陰兩種，由于共陰數(shù)碼管要靠微控制器DSP提供電流，顯示效果往往沒有共陽數(shù)碼管好，所以本系統(tǒng)采用的是共陽數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管是將所有發(fā)光二極管的陽極接在一起作為公共端COM，當公共端接高電平時，某一段陰極上的電平為“0”時，該段點亮，電平為“1”時，該段熄滅。本程序用的是共陽連接方式。圖29共陽數(shù)碼管連接原理圖表22共陽數(shù)碼管段碼表字型DPGFEDCBA段碼011000000C0H111111001F9H210100100A4H310110000B0H41001100199H51001001092H61000001082H711111000F8H81000000090H91001000090H1)靜態(tài)顯示驅動靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個GPIO端口進行驅動，或者使用如BCD碼二~十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅動，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。2)動態(tài)顯示驅動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“A,B,C,D,E,F,G,DP”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當微控制器輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于微控制器對位選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。本文所用的的是共陽數(shù)碼管動態(tài)顯示，如上文所示，4位數(shù)碼管的8個段選位統(tǒng)一接到74HC164數(shù)據(jù)輸出端，而4個位選端則通過三極管放大電路接到了DSP芯片上不同的4個GPIO接口上。當數(shù)碼管要顯示數(shù)字時，74HC164將段碼輸出給4個數(shù)碼管，由DSP控制4個GPIO端口分時輪流點亮，從而實現(xiàn)4個數(shù)碼管同時點亮的現(xiàn)象。 矩陣鍵盤的概述矩陣鍵盤是微控制器外部設備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，8個GPIO就可以構成44=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣鍵盤的硬件設計矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，行線KX4~KX1的一端通過電阻接正電源另一端接DSP的GPIO50~GPIO53口作為輸入，列線KY4~KY1分別接DSP的GPIO00~GPIO03口作為輸出。具體的識別及編程方法如下所述。圖210矩陣鍵盤硬件連接原理圖如圖所示：、KYKY3和KY4作為輸出口，設置KXKXKX3和KX4作為輸入口、KYKY3和KY4全部輸出低電平，檢測KXKXKX3和KX4中哪個是低電平，這樣就可以確定是哪行的按鍵被按下；，讓KYKYKY3和KY4輸出的電平依次由低變高，這樣如果KYn輸出高電平的時候，KX接收到的電平也由低變高，由此就說明是KYn列的按鍵被按下，按鍵的位置就被確定了。 按鍵接口的消抖通常的按鍵所用開關為機械彈性開關，當機械觸點斷開、閉合時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為5ms～10ms。這是一個很重要的時間參數(shù)，在很多場合都要用到。按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。按鍵的消抖分為軟件消抖和硬件消抖兩種。圖211按鍵抖動示意圖硬件消抖法就是在按鍵中附加去抖動電路，從根上消除抖動產(chǎn)生的可能性。硬件消抖法就是在按鍵中附加去抖動電路，從根上消除抖動產(chǎn)生的可能性。其電路實際上是由R~S觸發(fā)器構成的單脈沖電路。當按鈕開關按下時Q端輸出低電平，當開關松開時Q端恢復高電平，即輸出一個負脈沖，以此消除抖動，這種方法適合在鍵數(shù)較少時可用硬件方法消除鍵抖動。 如果按鍵較多，常用軟件方法去抖。一般來說，鍵按下的時間與操作者的按鍵動作有關，約為十分之幾到幾秒不等。而鍵抖動時間與按鍵的機械特性有關，一般為5～10ms不等。軟件消抖發(fā)就是即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，5ms～10ms的延時，讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認為真正有鍵按下。 本系統(tǒng)主要采用軟件消抖法，具體過程將在軟件設計部分加以介紹。 LED顯示電路在定時結束后LED要不停地閃亮，提醒用戶定時結束。在本次設計中，將一個發(fā)光二極管的輸入段與電源相連接，輸出與DSP芯片的GPIO4端口相連接，當GPIO端口為低電平時，LED點亮[9]。圖212 LED顯示系統(tǒng)電路圖3 定時器軟件的設計 主函數(shù)程序設計在程序執(zhí)行之前，首先需要對DSP芯片的各個部分進行初始化，如系統(tǒng)時鐘，CPU中斷，中斷向量表等。由于本系統(tǒng)用到了定時器，SPI，GPIO接口等部件，所以也要對這些部分進行相應的初始化。 ，在上電開始的時