【文章內(nèi)容簡介】 無效的。但是，3個(gè)數(shù)據(jù)寄存器SPIRXBUF , SPITXBUF和SPIDAT都是16位的。3個(gè)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(jī)模式，系統(tǒng)中有兩個(gè)處理器，處理器1的SPI工作于主機(jī)模式，而處理器2的SPI工作于從機(jī)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(dāng)MASTER/SLAVE=1時(shí)，SPI工作于主機(jī)模式，而當(dāng)MASTER/SLAVE=0時(shí)，SPI工作于從機(jī)模式。從圖中也可以看到，時(shí)鐘信號(hào)SPICLK是由主機(jī)提供給從機(jī)的，主機(jī)和從機(jī)在SPICLK的協(xié)調(diào)下同步進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送或者接收，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘脈沖信號(hào)的上升沿或者下降沿進(jìn)行發(fā)送或者讀取。當(dāng)然，主機(jī)和從機(jī)之間進(jìn)行通信的前提是從機(jī)片選信號(hào)SPISTE為低電平，將SPI從機(jī)選中，也就是將處理器2選中。主機(jī)和從機(jī)之間可以同時(shí)實(shí)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(shí)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(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)提供串行時(shí)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(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)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(dòng)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(shí)，接受的數(shù)據(jù)通過SPISOMI引腳移入SPIDAT的最低有效位（LSB）。當(dāng)設(shè)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(duì)齊的方式存儲(chǔ)于SPIRXBUF寄存器中。波特率的設(shè)置 SPI通過對(duì)寄存器SPIIBRR的配置，可以實(shí)現(xiàn)125種不同的波特率，計(jì)算公式如下: 當(dāng)SPIBRR = 0、2時(shí):SPIBaudRate=LSPCLK/4 (21) 當(dāng)SPIBRR = 3127時(shí):SPIBaudRate=LSPCLK/(SPIBRR+1) (22)式(21)和式(22)中的LSPCLK為DSP的低速外設(shè)時(shí)鐘頻率。從上面的波特率計(jì)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(dāng)SPIBRR為奇數(shù)時(shí)，(SPIBRR+1)為偶數(shù)，SPICLK信號(hào)高電平與低電平在一個(gè)周期內(nèi)保持對(duì)稱；當(dāng)SPIBRR為偶數(shù)時(shí)，(SPIBRR+1)為奇數(shù)，SPICLK信號(hào)高電平和低電平在一個(gè)周期內(nèi)不對(duì)稱[7]。當(dāng)時(shí)鐘極性位被清零時(shí)，SPILCK的低電平比高電平多一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。當(dāng)時(shí)鐘極性被置位時(shí)，SPICLK的高電平比低電平多一個(gè)系統(tǒng)時(shí)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(yīng)用。74HC164串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)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(gè)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(shè)計(jì)將兩個(gè)輸入端A和B連接在一起都接在SPI的輸出口上。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)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(hào)管腳名稱管腳號(hào)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(shí)鐘輸入8在上升沿讀取串行數(shù)據(jù)CLR復(fù)位9端口輸入為低時(shí)，所有輸入無效，所有輸出清零，端口為高時(shí)，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(dǎo)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(gè)“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(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮；當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)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(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮；當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)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(dāng)公共端接高電平時(shí)，某一段陰極上的電平為“0”時(shí)，該段點(diǎn)亮，電平為“1”時(shí)，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(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)GPIO端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二~十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。2)動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)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(dú)立的I/O線控制，當(dāng)微控制器輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于微控制器對(duì)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(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r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(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感，動(dòng)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(dòng)態(tài)顯示，如上文所示，4位數(shù)碼管的8個(gè)段選位統(tǒng)一接到74HC164數(shù)據(jù)輸出端，而4個(gè)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(gè)GPIO接口上。當(dāng)數(shù)碼管要顯示數(shù)字時(shí)，74HC164將段碼輸出給4個(gè)數(shù)碼管，由DSP控制4個(gè)GPIO端口分時(shí)輪流點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)4個(gè)數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮的現(xiàn)象。 矩陣鍵盤的概述矩陣鍵盤是微控制器外部設(shè)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(shí)，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(gè)按鍵加以連接。這樣，8個(gè)GPIO就可以構(gòu)成44=16個(gè)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(gòu)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(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣鍵盤的硬件設(shè)計(jì)矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)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(shí)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(shè)置KXKXKX3和KX4作為輸入口、KYKY3和KY4全部輸出低電平，檢測(cè)KXKXKX3和KX4中哪個(gè)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(shí)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(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)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(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5ms～10ms。這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù)，在很多場(chǎng)合都要用到。按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)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(dòng)示意圖硬件消抖法就是在按鍵中附加去抖動(dòng)電路，從根上消除抖動(dòng)產(chǎn)生的可能性。硬件消抖法就是在按鍵中附加去抖動(dòng)電路，從根上消除抖動(dòng)產(chǎn)生的可能性。其電路實(shí)際上是由R~S觸發(fā)器構(gòu)成的單脈沖電路。當(dāng)按鈕開關(guān)按下時(shí)Q端輸出低電平，當(dāng)開關(guān)松開時(shí)Q端恢復(fù)高電平，即輸出一個(gè)負(fù)脈沖，以此消除抖動(dòng)，這種方法適合在鍵數(shù)較少時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。 如果按鍵較多，常用軟件方法去抖。一般來說，鍵按下的時(shí)間與操作者的按鍵動(dòng)作有關(guān)，約為十分之幾到幾秒不等。而鍵抖動(dòng)時(shí)間與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms不等。軟件消抖發(fā)就是即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，5ms～10ms的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)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(shè)計(jì)部分加以介紹。 LED顯示電路在定時(shí)結(jié)束后LED要不停地閃亮，提醒用戶定時(shí)結(jié)束。在本次設(shè)計(jì)中，將一個(gè)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(dāng)GPIO端口為低電平時(shí)，LED點(diǎn)亮[9]。圖212 LED顯示系統(tǒng)電路圖3 定時(shí)器軟件的設(shè)計(jì) 主函數(shù)程序設(shè)計(jì)在程序執(zhí)行之前，首先需要對(duì)DSP芯片的各個(gè)部分進(jìn)行初始化，如系統(tǒng)時(shí)鐘，CPU中斷，中斷向量表等。由于本系統(tǒng)用到了定時(shí)器，SPI，GPIO接口等部件，所以也要對(duì)這些部分進(jìn)行相應(yīng)的初始化。 ，在上電開始的時(shí)