目錄

• 硬知識
• • USCI的同步模式
  • • SPI概述
    • SPI特性及結構框圖
    • 同步操作原理與操作
    • USCI寄存器——SPI模式
• USCI_x_SPI API （機翻）
• • 處理狀態和初始化的函數
  • • 參數
  • 處理數據的函數
  • • 參數
  • 管理中斷的函數
  • • 參數
  • DMA相關
  • • 參數

平臺：Code Composer Studio 10.3.1
MSP430F5529 LaunchPad? Development Kit
(MSP?EXP430F5529LP)

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硬知識

USCI的同步模式

SPI概述

???????SPI（Serial Peripheral Interface）為串行外設接口的簡稱，它是一種同步全雙工通信協議。MSP430F5xx/6xx系列單片機的USCI_A和USCI_B模塊都支持SPI通信模式。SPI通信模塊通過3線(SOMI、SIMO、CLK)或者4線(SOMI、SIMO、CLK及STE)同外界進行通信。下面對這4根線進行簡要說明。
???????① CLK：CLK為SPI通信時鐘線。該時鐘線由主機控制，即傳送的速率由主機編程決定。
???????② SOMI：SOMI（Slave Output Master Input）即主入從出引腳。如果設備工作在主機模式，該引腳為輸入；如果設備工作在從機模式，該引腳為輸出。
???????③ SIMO：SIMO（Slave Input Master Output）即從入主出引腳。如果設備工作在主機模式，該引腳為輸出；如果設備工作在從機模式，該引腳為輸入。
???????④ STE：STE（Slave Transmit Enable）即從機模式發送/接收控制引腳，控制多主或多從系統中的多個從機。在其他應用場合中，也經常被寫為片選CS（Chip Select）和從機選擇SS（Slave Select）。
???????SPI通信模塊硬件功能很強，致使SPI通信軟件實現相當簡單，使CPU有更多的時間處理其他事情。SPI通信原理也比較簡單，如圖所示。

SPI特性及結構框圖

???????當MSP430單片機USCI模塊控制寄存器UCAxCTL0或UCBxCTL0的UCSYNC控制位置位，USCI模塊工作在同步SPI模式，通過配置該寄存器中的UCMODEx控制位，可使SPI模塊工作在三線或四線SPI通信模式下。MSP430的同步通信模式具有如下特點：
? 7位或8位數據長度；
? 最高有效位在前或者最低有效位在前的數據發送和接收；
? 支持3線或4線SPI操作；
? 支持主機模式或從機模式；
? 具有獨立的發送和接收移位寄存器；
? 具有獨立的發送和接收緩沖寄存器；
? 具有連續發送和接收能力；
? 時鐘的極性和相位可編程；
? 主模式下，時鐘頻率可編程；
? 具有獨立的接收和發送中斷能力；
? LPM4下的從模式工作。
???????USCI模塊配置為SPI模式下的結構框圖如圖所示。

同步操作原理與操作

（1）SPI的主機模式
??????? MSP430單片機的USCI模塊作為SPI通信功能使用時，作為主機與另一具有SPI接口的SPI從機設備的連接圖如圖所示。
???????當控制寄存器UCAxCTL0/UCBxCTL0中的UCMST=1時，MSP430單片機的SPI通信模塊工作在主機模式。USCI模塊通過在UCxCLK引腳上的時鐘信號控制串行通信。串行通信發送工作由發送緩沖區UCxTXBUF、發送移位寄存器和UCxSIMO引腳完成。當移位寄存器為空，已寫入發送緩沖區的數據將移入發送移位寄存器，并啟動在UCxSIMO引腳的數據發送，該數據發送是最高有效位還是最低有效位在前，取決于UCMSB控制位的設置。串行通信接收工作由UCxSOMI引腳、接收移位寄存器和接收緩沖區UCxRXBUF完成。UCxSOMI引腳上的數據在與發送數據時相反的時鐘沿處移入接收移位寄存器，當接收完所有選定位數時，接收移位寄存器中的數據移入接收緩沖寄存器UCxRXBUF中，并置位接收中斷標志位UCRXIFG，這標志著數據的接收/發送已經完成。

（2）SPI的從機模式
???????MSP430單片機的USCI模塊作為SPI通信功能使用時，作為從機與另一具有SPI接口的SPI主機設備的連接圖如圖所示。
當控制寄存器UCAxCTL0/UCBxCTL0中的UCMST=0時，MSP430單片機的SPI通信模塊工作在從機模式。在從機模式下，SPI通信所用的串行時鐘來源于外部主機，從機的UCxCLK引腳為輸入狀態。數據傳輸速率由主機發出的串行時鐘決定，而不是內部的時鐘發生器。在UCxCLK開始前，由UCxTXBUF移入移位寄存器中的數據在主機UCxCLK信號的作用下，通過從機的UCxSOMI引腳發送給主機。同時，在UCxCLK時鐘的反向沿UCxSIMO引腳上的串行數據移入接收移位寄存器中。當數據從接收移位寄存器移入接收緩沖寄存器UCxRXBUF中時，UCRXIFG中斷標志位置位，表明數據已經接收完成。當新數據被寫入接收緩沖寄存器時，前一個數據還沒有被取出，則溢出標志位UCOE將被置位。

（3）串行時鐘控制
???????串行通信所需的時鐘線UCxCLK由SPI總線上的主機提供。當UCMST=1時，串行通信所需的時鐘由USCI時鐘發生器提供，通過UCSSELx控制位選擇用于產生串行通信時鐘的參考時鐘，最終串行通信時鐘由UCxCLK引腳輸出。當UCMST=0時，USCI時鐘由主機的UCxCLK引腳提供，此時USCI不使用時鐘發生器，不考慮UCSSELx控制位。SPI的接收器和發送器并行操作，且數據傳輸使用同一個時鐘源。
串行通信時鐘速率控制寄存器(UCxxBR1和UCxxBR0)組成的16位UCBRx的值，是USCI時鐘源BRCLK的分頻因子。在主模式下，USCI模塊能夠產生的最大串行通信時鐘是BRCLK。SPI模式下不可使用調制器，即SPI串行通信時鐘發生器不支持小數分頻，所以USCI工作在SPI模式下的時鐘發生器產生頻率計算公式為

（4）SPI通信時序圖
???????SPI通信時序圖如圖所示。其中，CKPH和CKPL為UCxCLK的極性和相位控制位，在此對這兩個控制位進行簡要介紹。CKPH為UCxCLK的相位控制位，CKPL為UCxCLK的極性控制位。兩個控制位如何設置對通信協議沒有什么影響，只是用來約定在UCxCLK的空閑狀態和從什么位置開始采樣信號。當CKPH=0時，意味著發送在以UCxCLK第一個邊沿開始采樣信號，反之則在第二個邊沿開始。當CKPL=0時，意味著時鐘總線低電平空閑，反之則是時鐘總線高電平空閑。當信號線穩定時，進行接收采樣，當接收采樣時，信號線不允許發生電平跳變。

（5）SPI中斷
???????USCI模塊只有一個中斷向量，發送和接收共用該向量。USCI_Ax和USCI_Bx不共用同一個中斷向量。
① SPI發送中斷操作
???????若UCTXIFG置位，表明發送緩沖寄存器UCxTXBUF為空，可以向其寫入新的字符。如果UCTXIE和GIE也置位，將產生發送中斷請求。如果將字符寫入UCxTXBUF緩沖區，UCTXIFG將會自動復位，因此可利用發送中斷服務程序不斷向發送緩沖寄存器UCxTXBUF寫入新的數據，完成數據的傳輸。注意當UCTXIFG=0時，寫數據到UCxTXBUF緩沖區，將可能會導致錯誤的數據發送。
② SPI接收中斷操作
???????每當接收到一個字符，并把字符裝載到接收緩沖寄存器UCxRXBUF時，將置位接收中斷標志位UCRXIFG。如果UCRXIE和GIE也置位時，將產生一個接收中斷請求。當接收緩沖寄存器UCxRXBUF被讀取時，UCRXIFG會自動復位。因此，可利用接收中斷服務程序完成數據的接收工作。
③ USCI中斷向量UCxIV
???????USCI中斷標志具有不同的優先級，它們組合共用一個中斷向量，即USCI為多源中斷。中斷向量寄存器UCxIV用來決定哪個中斷標志請求產生中斷。優先級最高的中斷將會在UCxIV寄存器內產生一個數字偏移量，這個偏移量累加到程序計數器PC上，程序自動跳轉到相應的軟件程序處。禁止中斷不會影響UCxIV的值。對UCxIV寄存器的任何讀或寫訪問，都會復位掛起優先級最高的中斷標志。如果另一個中斷標志置位，在響應完之前的中斷后，將會立即產生另一個中斷。

USCI寄存器——SPI模式

???????在SPI模式下可用的USCI寄存器如表所示。由于USCI_Ax寄存器和USCI_Bx寄存器類型和功能類似，在此只列出USCI_Ax寄存器并對其每位的含義進行講解。若用戶使用的為USCI_Bx模塊，可參考USCI_Ax寄存器進行理解和配置。

USCI_x_SPI API （機翻）

???????要將模塊配置為主機模式，用戶必須調用USCI_x_SPI_initMaster()來配置USCI_x_SPI 主機模式。接下來是使用USCI_x_SPI_enable()啟用USCI_x_SPI模塊。然后啟用中斷(如果需要)。建議在開啟中斷前先開啟USCI_x_SPI模塊。然后使用USCI_x_SPI_transmitData()初始化數據傳輸，然后當設置接收標志時，使用USCI_x_SPI_receiveData()讀取接收到的數據，這表明RX/TX操作已經完成。
???????要將模塊配置為從機模式，可以使用USCI_x_SPI_initSlave()進行初始化
然后使用USCI_x_SPI_enable()啟用模塊。在此之后，中斷可能
在需要時啟用。當設置接收標志時，首先使用USCI_x_SPI_transmitData()傳輸數據，然后使用USCI_x_SPI_receiveData()接收數據。
???????USCI_x_SPI API被分成3組函數:
處理狀態和初始化的函數，
處理數據的函數，
以及管理中斷的函數。

處理狀態和初始化的函數

USCI_A_SPI_initMaster(uint16_t baseAddress, USCI_A_SPI_initMasterParam ?param) //初始化SPI主機模式 USCI_A_SPI_initSlave(uint16_t baseAddress, uint8_t msbFirst, uint8_t clockPhase, uint8_t clockPolarity) //初始化SPI從機模式 USCI_A_SPI_disable(uint16_t baseAddress) //禁用SPI模塊 USCI_A_SPI_enable(uint16_t baseAddress) //啟用SPI模塊 USCI_A_SPI_changeMasterClock(uint16_t baseAddress, USCI_A_SPI_changeMasterClockParam ?param) //初始化SPI主時鐘。在這個函數調用的末尾，SPI模塊被保留為啟用狀態 USCI_A_SPI_isBusy(uint16_t baseAddress) //指示SPI總線是否繁忙 USCI_B_SPI_initMaster(uint16_t baseAddress, USCI_B_SPI_initMasterParam ?param) //初始化SPI主機模式 USCI_B_SPI_initSlave(uint16_t baseAddress, uint8_t msbFirst, uint8_t clockPhase, uint8_t clockPolarity) //初始化SPI從機模式 USCI_B_SPI_disable(uint16_t baseAddress) //禁用SPI模塊 USCI_B_SPI_enable(uint16_t baseAddress) //啟用SPI模塊 USCI_B_SPI_changeMasterClock(uint16_t baseAddress, USCI_B_SPI_changeMasterClockParam ?param) //初始化SPI主時鐘。在這個函數調用的末尾，SPI模塊被保留為啟用狀態 USCI_B_SPI_isBusy(uint16_t baseAddress) //指示SPI總線是否繁忙

參數

baseAddress

USCI_A0_BASE USCI_A1_BASE USCI_B0_BASE USCI_B1_BASE

USCI_A_SPI_initMasterParam

//***************************************************************************** // //! \brief Used in the USCI_A_SPI_initMaster() function as the param parameter. // //***************************************************************************** typedef struct USCI_A_SPI_initMasterParam {//! Selects Clock source.//! \n Valid values are://! - \b USCI_A_SPI_CLOCKSOURCE_ACLK//! - \b USCI_A_SPI_CLOCKSOURCE_SMCLKuint8_t selectClockSource;//! Is the frequency of the selected clock sourceuint32_t clockSourceFrequency;//! Is the desired clock rate for SPI communicationuint32_t desiredSpiClock;//! Controls the direction of the receive and transmit shift register.//! \n Valid values are://! - \b USCI_A_SPI_MSB_FIRST//! - \b USCI_A_SPI_LSB_FIRST [Default]uint8_t msbFirst;//! Is clock phase select.//! \n Valid values are://! - \b USCI_A_SPI_PHASE_DATA_CHANGED_ONFIRST_CAPTURED_ON_NEXT [Default]//! - \b USCI_A_SPI_PHASE_DATA_CAPTURED_ONFIRST_CHANGED_ON_NEXTuint8_t clockPhase;//! \n Valid values are://! - \b USCI_A_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_HIGH//! - \b USCI_A_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_LOW [Default]uint8_t clockPolarity; } USCI_A_SPI_initMasterParam;

USCI_B_SPI_initMasterParam

//***************************************************************************** // //! \brief Used in the USCI_B_SPI_initMaster() function as the param parameter. // //***************************************************************************** typedef struct USCI_B_SPI_initMasterParam {//! Selects Clock source.//! \n Valid values are://! - \b USCI_B_SPI_CLOCKSOURCE_ACLK//! - \b USCI_B_SPI_CLOCKSOURCE_SMCLKuint8_t selectClockSource;//! Is the frequency of the selected clock sourceuint32_t clockSourceFrequency;//! Is the desired clock rate for SPI communicationuint32_t desiredSpiClock;//! Controls the direction of the receive and transmit shift register.//! \n Valid values are://! - \b USCI_B_SPI_MSB_FIRST//! - \b USCI_B_SPI_LSB_FIRST [Default]uint8_t msbFirst;//! Is clock phase select.//! \n Valid values are://! - \b USCI_B_SPI_PHASE_DATA_CHANGED_ONFIRST_CAPTURED_ON_NEXT [Default]//! - \b USCI_B_SPI_PHASE_DATA_CAPTURED_ONFIRST_CHANGED_ON_NEXTuint8_t clockPhase;//! \n Valid values are://! - \b USCI_B_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_HIGH//! - \b USCI_B_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_LOW [Default]uint8_t clockPolarity; } USCI_B_SPI_initMasterParam;

msbFirst

//controls the direction of the receive and transmit shift register. Valid values are: USCI_A_SPI_MSB_FIRST USCI_A_SPI_LSB_FIRST //[Default]

clockPhase

//is clock phase select. Valid values are: USCI_A_SPI_PHASE_DATA_CHANGED_ONFIRST_CAPTURED_ON_NEXT //[Default] USCI_A_SPI_PHASE_DATA_CAPTURED_ONFIRST_CHANGED_ON_NEXT

clockPolarity

//Valid values are: USCI_A_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_HIGH USCI_A_SPI_CLOCKPOLARITY_INACTIVITY_LOW [Default]

USCI_A_SPI_changeMasterClockParam

//***************************************************************************** // //! \brief Used in the USCI_A_SPI_changeMasterClock() function as the param //! parameter. // //***************************************************************************** typedef struct USCI_A_SPI_changeMasterClockParam {//! Is the frequency of the selected clock sourceuint32_t clockSourceFrequency;//! Is the desired clock rate for SPI communicationuint32_t desiredSpiClock; } USCI_A_SPI_changeMasterClockParam;

USCI_B_SPI_changeMasterClockParam

//***************************************************************************** // //! \brief Used in the USCI_B_SPI_changeMasterClock() function as the param //! parameter. // //***************************************************************************** typedef struct USCI_B_SPI_changeMasterClockParam {//! Is the frequency of the selected clock sourceuint32_t clockSourceFrequency;//! Is the desired clock rate for SPI communicationuint32_t desiredSpiClock; } USCI_B_SPI_changeMasterClockParam;

處理數據的函數

USCI_A_SPI_transmitData(uint16_t baseAddress, uint8_t transmitData) //從SPI模塊傳輸一個字節 USCI_A_SPI_receiveData(uint16_t baseAddress) //接收已發送到SPI模塊的字節 USCI_B_SPI_transmitData(uint16_t baseAddress, uint8_t transmitData) //從SPI模塊傳輸一個字節 USCI_B_SPI_receiveData(uint16_t baseAddress) //接收已發送到SPI模塊的字節

參數

baseAddress

USCI_A0_BASE USCI_A1_BASE USCI_B0_BASE USCI_B1_BASE

transmitData
從SPI模塊傳輸的數據

管理中斷的函數

USCI_A_SPI_disableInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //禁用單個SPI中斷源 USCI_A_SPI_enableInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //啟用單個SPl中斷源 USCI_A_SPI_getInterruptStatus(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //獲取當前SPI中斷狀態 USCI_A_SPI_clearInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //清除選擇的SPl中斷狀態標志 USCI_B_SPI_disableInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //禁用單個SPI中斷源 USCI_B_SPI_enableInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //啟用單個SPl中斷源 USCI_B_SPI_getInterruptStatus(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //獲取當前SPI中斷狀態 USCI_B_SPI_clearInterrupt(uint16_t baseAddress, uint8_t mask) //清除選擇的SPl中斷狀態標志

參數

baseAddress

USCI_A0_BASE USCI_A1_BASE USCI_B0_BASE USCI_B1_BASE

USCI_A_SPI 的 mask

/*is the bit mask of the interrupt sources to be disabled. Mask value is the logical OR of any of the following:*/ USCI_A_SPI_TRANSMIT_INTERRUPT USCI_A_SPI_RECEIVE_INTERRUPT

USCI_B_SPI 的 mask

/*is the bit mask of the interrupt sources to be disabled. Mask value is the logical OR of any of the following:*/ USCI_B_SPI_TRANSMIT_INTERRUPT USCI_B_SPI_RECEIVE_INTERRUPT

DMA相關

USCI_A_SPI_getReceiveBufferAddressForDMA(uint16_t baseAddress) //返回DMA模塊的SPI的RX緩沖區的地址 USCI_A_SPI_getTransmitBufferAddressForDMA(uint16_t baseAddress) //返回DMA模塊的SPI的TX緩沖區的地址 USCI_B_SPI_getReceiveBufferAddressForDMA(uint16_t baseAddress) //返回DMA模塊的SPI的RX緩沖區的地址 USCI_B_SPI_getTransmitBufferAddressForDMA(uint16_t baseAddress) //返回DMA模塊的SPI的TX緩沖區的地址

參數

baseAddress

USCI_A0_BASE USCI_A1_BASE USCI_B0_BASE USCI_B1_BASE

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MSP430F5529 DriverLib 库函数学习笔记（九）SPI的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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