單片機在跳頻系統數字信號處理中的應用

４．２ ＳＰＩ的程序設計

在該ＦＨ信號處理模塊中，單片機通過ＳＰＩ與ＦＰＧＡ交換數據。ＦＰＧＡ選用Ｘｉｎｌｉｘ公司的ＸＣＶ１００。下面具體介紹幾個主要的子程序：

（１）ＳＰＩ的初始化

程序在復位時，通常都要對ＳＰＩ口進行初始化。單片機設置若為主機。ＳＰＩ的數據順序為ＬＳＢ?低位?在前。ＳＣＫ時鐘空閑時為低電平，在ＳＣＫ的下降沿采樣數據；時鐘為系統時鐘的１／１２８。那么，具體的初始化程序如下：

ｒｅｓｅｔ:ｌｄｉ ｒｘ,＄０

ｏｕｔ ｓｐｓｒ,ｒｘ ?;清ＳＰＩ中斷標志，寫沖突標志

ｌｄｉ ｒｘ,＄０ｆ７;

ｏｕｔ ｓｐｃｒ, ｒｘ ?;設置ＳＰＩ的傳輸參數

（２） ＳＰＩ的發送程序

單片機每次需要把１０ｂｙｔｅ的相關碼送給ＦＰＧＡ，因此應將ＳＲＡＭ區的＄０９ｃ２－＄０９ｄｆ段設定為ＳＰＩ的數據緩沖區，然后由ＳＰＩ從該緩沖區中取數據直到發送完畢。ＳＰＩ的發送函數如下：

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ:ｌｄｉ ｘｈ,＄９

ｌｄｉ ｘｌ,＄０ｃ２;

ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｏ,ｘｌ ;將ＳＰＩ緩沖區的輸出地址設為＄ｃ２

ｌｄｉ ｒｙ, １０ ?;將１０ｂｙｔｅ相關碼存入＄９ｃ２開始的地址

ｓ６７_２: ｌｄ ｒｘ, ｙ＋ ?;ｙ為相關碼存放的地址

ｓｔ ｘ＋, ｒｘ

ｓ６７_３: ｄｅｃ ｒｙ

ｂｒｎｅ ｓ６７_２

ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｉ,ｘｌ ;將ＳＰＩ緩沖區的輸入地址存入ｓｐｉｆｉｆｏｉ

ｌｄｉ ｒｘ,＄０ａａ ?;將發相關碼的標志＄ａａ通過ＳＰＩ

ｏｕｔ ｓｐｄｒ,ｒｘ ?;送給ＦＰＧＡ

ｓｅｉ ?;開中斷

ｒｅｔ

（３） ＳＰＩ的中斷程序

每次ＳＰＩ發送完一字節，都要產生一個中斷，以使程序跳轉到ＳＰＩ的中斷程序。由于ＳＰＩ主從機的移位寄存器可以看成是一個分布式的１６ 位循環移位寄存器，而且在當數據從主機移向從機的同時，數據也從從機移向主機，故在中斷程序中，應首先判斷ＳＰＤＲ中的數據是否是需要接收的數據（相關值），然后判斷ＳＰＩ緩沖區中的數據（相關碼）是否發完，如沒有，則繼續發送，直到發完為止。具體程序如下：

ｓｐｉ_ｉｎｔ:ｐｕｓｈ ｘｌ ?;保存寄存器的值

ｐｕｓｈ ｘｈ

ｉｎ ｘｌ,ｓｒｅｇ

ｐｕｓｈ ｘｌ

ｌｄｓ ｘｌ, ｒｃｏｒｍａｒｋ ?;判斷是否為有效數據，“０”為有效

ｂｒｎｅ ｓｐｉ_２ ?不等于０，跳

ｉｎ ｘｌ, ｓｐｄｒ

ｓｔｓ ｉｎｃｏｒｂｕｆ, ｘｌ ?;將相關值存入ｉｎｃｏｒｂｕｆ

ｓｐｉ_２: ｌｄｓ ｘｌ, ｓｐｉｆｉｆｏｏ ;比較緩沖區的輸入，輸出指針

ｌｄｓ ｓｐｒｘ, ｓｐｉｆｉｆｏｉ

ｃｐ ｘｌ. ｓｐｒｘ ?;

ｂｒｅｑ ｓｐｉｅｎｄ ?;相等，則數據發完，跳

ｌｄｉ ｘｈ,＄９ ?;不等，則取下一個字節送入ｓｐｄｒ

ｌｄ ｓｐｒｘ, ｘ＋

ｏｕｔ ｓｐｄｒ, ｓｐｒｘ

ｃｐｉ ｘｌ, ＄０ｅ０ ?;調整ｓｐｉｆｉｆｏｏ指針

ｂｒｌｏ ｓｐｉ_０ ?;未超過緩沖區范圍，跳

ｌｄｉ ｘｌ, ＄０ｃ２ ?;超過，將緩沖區開始地

址給ｓｐｉｆｉｆｏｏ

ｓｐｉ_０: ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｏ,ｘｌ;

ｓｐｉｅｎｄ:ｐｏｐ ｘｌ

ｏｕｔ ｓｒｅｇ,ｘｌ

ｐｏｐ ｘｈ

ｐｏｐ ｘｌ

ｒｅｔｉ

５　結束語

本設計方案已通過軟硬件調試，結果表明：ＡＴ-ｍｅｇａ１０３單片機較８９Ｃ５Ｘ系列單片機在資源和功能上都有很大的提高，不但控制更加簡單、靈活，而且能夠節省不少外圍電路，因此具有成本和體積上的優勢，可完全滿足跳頻信號處理模塊的功能要求。