spi信号完整性检测,信号质量测试

发布日期 :2023-12-16 08:27 编号:12877100 发布IP:45.251.21.202
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4.2 模式错误(MODF)

  模式错误表示的是主从模式选择的设置和引脚SS的连接不一致。

  器件工作在主模式的时候(MSTR=1),它的片选信号SS引脚必须接高电平。在发送数据的过程中,如果它的SS从高电平跳至低电平,在SS的下降沿,SPI模块将检测到模式错误,对MODF位置1,强制器件从主模式转入从模式(即令MSTR=0),清空内部计数器counter,并结束正在进行的数据传输,如图6(a)所示。

  对从模式(MSTR=0),在没有数据传送的时候,SS高电平表示从器件未被选中,从器件不工作,MISO输出高阻;在数据传输过程中,片选信号SS必须接低电平,且SS不允许跳变。如果SS从低电平跳到高电平,在SS的上跳沿,SPI模块也将检测到模式错误,清空内部计数器counter,并结束正在进行的数据传输。直到SS恢复为低电平,重新使SPEN=1时,才重新开始工作,如图6(b)所示。


图6模式错误的检测

  4.3 溢出错误(OVR)

  溢出错误表示连续传输多个数据时,后一个数据覆盖了前一个数据而产生的错误。

  状态标志SPIF表示的是数据传输正在进行中,它对数据的传输有较大的影响。主器件的SPIF有效由数据寄存器的空标志SPTE=0产生,而从器件的SPIF有效则只能由收到的个SCK的跳变产生,且又由于从器件的SPIF和主器件发出的SCK是异步的,因此从器件的传输标志SPIF从相对于主器件的传输标志SPIF主有一定的滞后。如图7所示,在主器件连续发送两个数据的时候将有可能导致从器件的传输标志和主器件下一个数据的传输标志相重叠(图7中虚线和阴影部分),个收到的数据必然被覆盖,第二个数据的收/发也必然出错,产生溢出错误。


图7溢出错误

  通过对从器件的波形分析发现,counter=8后的个时钟周期,数据一位的传输已经完成。在数据已经收/发完毕的情况下,counter=8状态的长短对数据的正确性没有影响,因此可以缩短counter=8的状态,以避免前一个SPIF和后一个SPIF相重叠。这样,从硬件上避免了这一阶段的溢出错误。

  但是,如果从器件工作速度不够快或者软件正在处理其他事情,在SPI接口接收到的数据尚未被读取的情况下,又接收到一个新的数据,溢出错误还是会发生的。此时,SPI接口保护前一个数据不被覆盖,舍弃新收到的数据,置溢出标志OVR=1;另外发出中断信号(如果该中断允许),通知从器件及时读取数据。

  4.4 偏移错误(OFST)

  SPI接口一般要求从器件先工作,然后主器件才开始发送数据。有时在主器件往外发送数据的过程中,从器件才开始工作,或者SCK受到外界干扰,从器件未能准确地接收到8个SCK。如图8所示,从器件接收到的8个SCK其实是属于主器件发送相邻的两个数据的SCK主。这时,主器件的SPIF和从器件的SPIF会发生重叠,数据发生了错位,从器件如果不对此进行纠正的话,数据的接收/发送便一直地错下去。


图8偏移错误

  在一个数据的传输过程中,SPR是不允许改变的,即SCK是均匀的,而从图5可以看出,从器件接收到的8个SCK并不均匀,它们是分别属于两个数据的,因此可以计算SCK的占空时间来判断是否发生了偏移错误。经分析,正常时候SCK=1时的时钟周期数n的取值满足如下关系:


  但由于主从时钟之间是异步的,并且经过了取整,所以正常时候SCK=1时的时钟周期计数值COUNT应满足:

  比如在图5中,COUNT的值COUNT(max)=2或者1,都可认为是正常的。但当出现COUNT(max)=8时,可以判定出现了偏移错误。在实际设计中,先记录下个COUNT(max)的值,如果后面又出现与记录值相差1以上的COUNT(max)出现,可知有偏移错误OFST发生。SPI接口在“不均匀”的地方令SPIF=1,然后准备等待下一个数据的个SCK。其中COUNT的位数固定为8位,为了避免溢出时重新从00H开始计数,当计数达到ffH时停止计数。

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