AVR单片机在跳频系统数字信号处理中的应用

过程中实现主从机的数据交换。

ＳＰＩ的主要寄存器包括控制寄存器ＳＰＣＲ、状态寄存器ＳＰＳＲ、数据寄存器ＳＰＤＲ。其中ＳＰＣＲ用于设置ＳＰＩ的中断使能、数据传输顺序、主从机选择、时钟相位和时钟速率等；ＳＰＳＲ为ＳＰＩ中断标志，用于标志写冲突。ＳＰＤＲ寄存器用于在寄存器文件和ＳＰＩ移位寄存器之间传递数据。写该寄存器时，将先对数据传送进行初始化，读该寄存器时，读到的将是移位寄存器接收缓冲区的值。

４．２ ＳＰＩ的程序设计

在该ＦＨ信号处理模块中，单片机通过ＳＰＩ与ＦＰＧＡ交换数据。ＦＰＧＡ选用Ｘｉｎｌｉｘ公司的ＸＣＶ１００。下面具体介绍几个主要的子程序：

（１）ＳＰＩ的初始化

程序在复位时，通常都要对ＳＰＩ口进行初始化。单片机设置若为主机。ＳＰＩ的数据顺序为ＬＳＢ?低位?在前。ＳＣＫ时钟空闲时为低电平，在ＳＣＫ的下降沿采样数据；时钟为系统时钟的１／１２８。那么，具体的初始化程序如下：

ｒｅｓｅｔ:ｌｄｉ ｒｘ,＄０

ｏｕｔ ｓｐｓｒ,ｒｘ ?;清ＳＰＩ中断标志，写冲突标志

ｌｄｉ ｒｘ,＄０ｆ７;

ｏｕｔ ｓｐｃｒ, ｒｘ ?;设置ＳＰＩ的传输参数

（２） ＳＰＩ的发送程序

单片机每次需要把１０ｂｙｔｅ的相关码送给ＦＰＧＡ，因此应将ＳＲＡＭ区的＄０９ｃ２－＄０９ｄｆ段设定为ＳＰＩ的数据缓冲区，然后由ＳＰＩ从该缓冲区中取数据直到发送完毕。ＳＰＩ的发送函数如下：

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ:ｌｄｉ ｘｈ,＄９

ｌｄｉ ｘｌ,＄０ｃ２;

ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｏ,ｘｌ ;将ＳＰＩ缓冲区的输出地址设为＄ｃ２

ｌｄｉ ｒｙ, １０ ?;将１０ｂｙｔｅ相关码存入＄９ｃ２开始的地址

ｓ６７_２: ｌｄ ｒｘ, ｙ＋ ?;ｙ为相关码存放的地址

ｓｔ ｘ＋, ｒｘ

ｓ６７_３: ｄｅｃ ｒｙ

ｂｒｎｅ ｓ６７_２

ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｉ,ｘｌ ;将ＳＰＩ缓冲区的输入地址存入ｓｐｉｆｉｆｏｉ

ｌｄｉ ｒｘ,＄０ａａ ?;将发相关码的标志＄ａａ通过ＳＰＩ

ｏｕｔ ｓｐｄｒ,ｒｘ ?;送给ＦＰＧＡ

ｓｅｉ ?;开中断

ｒｅｔ

（３） ＳＰＩ的中断程序

每次ＳＰＩ发送完一字节，都要产生一个中断，以使程序跳转到ＳＰＩ的中断程序。由于ＳＰＩ主从机的移位寄存器可以看成是一个分布式的１６ 位循环移位寄存器，而且在当数据从主机移向从机的同时，数据也从从机移向主机，故在中断程序中，应首先判断ＳＰＤＲ中的数据是否是需要接收的数据（相关值），然后判断ＳＰＩ缓冲区中的数据（相关码）是否发完，如没有，则继续发送，直到发完为止。具体程序如下：

ｓｐｉ_ｉｎｔ:ｐｕｓｈ ｘｌ ?;保存寄存器的值

ｐｕｓｈ ｘｈ

ｉｎ ｘｌ,ｓｒｅｇ

ｐｕｓｈ ｘｌ

ｌｄｓ ｘｌ, ｒｃｏｒｍａｒｋ ?;判断是否为有效数据，“０”为有效

ｂｒｎｅ ｓｐｉ_２ ?不等于０，跳

ｉｎ ｘｌ, ｓｐｄｒ

ｓｔｓ ｉｎｃｏｒｂｕｆ, ｘｌ ?;将相关值存入ｉｎｃｏｒｂｕｆ

ｓｐｉ_２: ｌｄｓ ｘｌ, ｓｐｉｆｉｆｏｏ ;比较缓冲区的输入，输出指针

ｌｄｓ ｓｐｒｘ, ｓｐｉｆｉｆｏｉ

ｃｐ ｘｌ. ｓｐｒｘ ?;

ｂｒｅｑ ｓｐｉｅｎｄ ?;相等，则数据发完，跳

ｌｄｉ ｘｈ,＄９ ?;不等，则取下一个字节送入ｓｐｄｒ

ｌｄ ｓｐｒｘ, ｘ＋

ｏｕｔ ｓｐｄｒ, ｓｐｒｘ

ｃｐｉ ｘｌ, ＄０ｅ０ ?;调整ｓｐｉｆｉｆｏｏ指针

ｂｒｌｏ ｓｐｉ_０ ?;未超过缓冲区范围，跳

ｌｄｉ ｘｌ, ＄０ｃ２ ?;超过，将缓冲区开始地

址给ｓｐｉｆｉｆｏｏ

ｓｐｉ_０: ｓｔｓ ｓｐｉｆｉｆｏｏ,ｘｌ;

ｓｐｉｅｎｄ:ｐｏｐ ｘｌ

ｏｕｔ ｓｒｅｇ,ｘｌ

ｐｏｐ ｘｈ

ｐｏｐ ｘｌ

ｒｅｔｉ

５　结束语

本设计方案已通过软硬件调试，结果表明：ＡＴ-ｍｅｇａ１０３单片机较８９Ｃ５Ｘ系列单片机在资源和功能上都有很大的提高，不但控制更加简单、灵活，而且能够节省不少外围电路，因此具有成本和体积上的优势，可完全满足跳频信号处理模块的功能要求。