MSP430 与FM25L256 铁电存储器SPI接口 原理与实现

MSP430与FM25L256铁电存储器SPI接口

原理与实现 （版本1.1）

2006.4

MSP430 与FM25L256 铁电存储器SPI接口 原理与实现

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申明

本站为了用户方便设计和使用，编写这个应用说明，仅供参考，不用于商业目的。由于水平有限，难免有错漏之处，希望读者能够指点，以期不断完善。如果你要使用其中的文字，请注明来处，同时，本文作者不承担因用户在使用过程中造成各种错误的损失，也不提供其他任何承诺。

作者 2005-9-12

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目录

1 2

2.1

简介............................................................................................4 原理与实现................................................................................4

接口原理简介.................................................................................................................4 2.1.1 硬件连接.................................................................................................................4 2.2 软件编程.........................................................................................................................4

2.2.1 MSP430的SPI模式设置......................................................................................4 2.3 FM25L256的SPI通信..................................................................................................6

2.3.1 FM25L256的访问操作..........................................................................................6 2.3.2 FM25L256的访问操作..........................................................................................6 2.3.3 FM25L256的功能子程序......................................................................................7

3 4

总结............................................................................................8 参考文献....................................................................................8

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1 简介

FM25L256是由RAMTRON生产,以铁电存储介质的256Kb（32K字节）串行3V非易失性存储器，采用SPI总线控制，构成的系统具有简单，占用硬件资源少，存取快速的特点。同时，由于铁电存储器（以下简称FRAM）有着固有的优势，因此，可用于高可靠场合信息存储设备。与传统EEPROM和FLASH存储器相比，主要优势如下：

z 铁电存储器的读写速度更快。与其它存储器相比，铁电存储器的写入速度

要快10万倍以上。读的速度同样也很快，和写操作在速度上几乎没有太大的区别。

z FRAM存储器可以无限次擦写，而EEPROM则只能进行100万次的擦写。 z 铁电存储器所需功耗远远低于其他非易失性存储器。 因此，FRAM结合了SRAM和DRAM易写入的特性，又具有Flash和EEPROM得非易失性的特点。本文描述了在EDB430实验开发平台上，实现FM25L256

的SPI模式0与MSP430F149的USART1（SPI模式）通信过程。有关FM25L256的详细信息，请参阅有关的器件数据手册。本文不作赘述。

2 原理与实现

2.1 接口原理简介

2.1.1 硬件连接

在EDB430实验平台上，FM25L256与MSP430F149的硬件接口通过使用扩展

槽来实现，如图1所示。

2.2 软件编程

2.2.1 MSP430的SPI模式设置

由于FM25L256可以像其他标准SPI设备一样，可以直接挂在SPI总线上，因此需要额外的片选（CS）信号，同时FM25L256可以通过HOLD控制线，达到暂停操作，故MSP430的口线配置如下：

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端口

P5.3(UCLK1) P5.2(SOMI1) P5.1(SIMO1) P4.7(P4.7) P4.6(P4.6)

输入/输出

输出 输入 输出 输出 输出

描述 端口方式

FM25L256的串行数据输入时钟线第二功能SPI主模式时钟输（SCK） 出

FM25L256的DAC更新控制线（SO）第二功能SPI主模式从出主

入

FM25L256的串行数据输入线（SI）第二功能SPI主模式从入主

出

FM25L256的片选控制输入线（CS）端口方式 FM25L256的HOLD控制输入线（SI）端口方式

根据以上配置，对MSP430的SPI模块初始化设置为：

z 设置SPI为主模式, FM25L256工作在SPI模式0。 z 发送中断允许，接收中断允许。 z SPI输出时钟为1MHz。 源代码如下： void InitSPI1() {

SPICS_HIGH; //设置FRAM片选（CS）为高 SPIHOLD_HIGH; //设置HOLD为高 UCTL1=SWRST; //允许配置USART参数寄存器 UCTL1 |=CHAR+SYNC+MM; //设置同步串行模式 UTCTL1=SSEL1+STC; //选择SMCLK为SPI时钟源 UBR11=0; //SPI时钟频率为1M @ 外部8 MHz晶振 UBR01=8; UMCTL1=0; U1ME=USPIE1; //允许SPI功能 UCTL1 &=~SWRST; //保护USART参数寄存器 U1IE=UTXIE1+URXIE1; //允许发送和接收中断 P5SEL |=0x0E; //P5.3(UCLK1),P5.2(SOMI1/SO),P5.1(SIMO1/SI)P5SEL &=0xFE; //P5.0(STE1)使用端口模式 P5DIR |=0x0B; //设置P5.0(STE1)为输出模式 P5OUT |=BIT0; //设置P5.0(STE1)输出高 SPI1Rxflg=0; //初始化SPI接收标志

}

2.2.2 SPI模块的发送和接收

由于SPI可以在发送的同时可以接收，因此，采用了同一个收发程程序，实现中断发送和接收方式。在发送前，检查发送缓冲器空标志（TXEPT）是否为1，如果发送完成后，这个标志为1，表示可以发送新的数据。在发送中断服务程序中，不需要任何功能。在接收中断服务程序中，如果中断得到了服务，那么，就设置SPI1Rxflg变量为1，就表示一个字节已经接收完毕。详细实现如下： unsigned char RxTxSPI1(unsigned char c) {

while(!(U1TCTL & TXEPT)); SPI1Rxflg=0; TXBUF1=c;

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while(!SPI1Rxflg); SPI1Rxflg=0; return RXBUF1; }

2.2.3 SPI发送中断服务程序。

#pragma vector=UART1TX_VECTOR __interrupt void SPITX1ISR(void) { }

2.2.4 SPI接收中断服务程序。

#pragma vector=UART1RX_VECTOR __interrupt void SPIRX1ISR(void) {

SPI1Rxflg=1; }

2.3 FM25L256的SPI通信

2.3.1 FM25L256的访问操作

每次访问FM25L256，都是首先通过发送（写）操作命令（操作码）到FRAM开始，下表示所有这些操作的代码：

名称 描述

WREN 设置写操作允许，每次写操作（写存储器数据或者状态寄存器）时，都必

须首先使用这个命令,执行这个命令后，状态寄存器中WEL位被设置为1。

WRDI 写操作不允许，在每次写操作完成后，器件会自动改变为写操作不允许，

用户也可使用这个命令，设置写操作不允许。执行这个命令后，状态寄存器中的WEL位被清除。

RDSR 读状态寄存器。 WRSR 写状态寄存器，设置状态寄存器中的保护为（WPEN）和保护区域（BP1,BP0） READ 读存储器数据，将数据写入到存储器的任何位置，对于FM25L256而言，地

址范围为0000H-7FFFH。

WRITE 写存储器数据, 将数据写入到存储器的任何位置，对于FM25L256而言，地

址范围为0000H-7FFFH。

操作码 0000 0110b 0000 0100b

0000 0101b 0000 0001b 0000 0011b 0000 0010b

2.3.2 FM25L256的访问操作

FM25L256的读时序，如下图所示。

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FM25L256的读时序

FM25L256的写时序

2.3.3 FM25L256的功能子程序

void MemEnable() {

SPICS_LOW;

RxTxSPI1(WREN_CMD); SPICS_HIGH; }

void MemDisable() {

SPICS_LOW;

RxTxSPI1(WRDI_CMD); SPICS_HIGH; }

void WrMemStatReg(unsigned char c) {

MemEnable(); SPICS_LOW;

RxTxSPI1(WRSR_CMD); RxTxSPI1(c); SPICS_HIGH; }

unsigned char RdMemStatReg() {

unsigned char temp; SPICS_LOW;

RxTxSPI1(RDSR_CMD);

//发送器件写操作命令

//发送器件写器件禁止

//写状态寄存器

//读状态寄存器

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temp=RxTxSPI1(DUMY_CMD); SPICS_HIGH; return temp; }

void WrMemData(unsigned int addr,unsigned char c) {

MemEnable(); SPICS_LOW;

RxTxSPI1(WRMM_CMD); RxTxSPI1((addr & 0xff00)>>8); RxTxSPI1(addr & 0x00ff); RxTxSPI1(c); SPICS_HIGH; }

unsigned char RdMemData(unsigned int addr) {

unsigned char temp; SPICS_LOW;

RxTxSPI1(RDMM_CMD); RxTxSPI1((addr & 0xff00)>>8); RxTxSPI1(addr & 0x00ff);

temp=RxTxSPI1(DUMY_CMD); SPICS_HIGH; return temp; }

//写一个字节数据到指定地址

//从指定地址读一个字节

3 总结

本文仅仅提供一些简单函数，实现了对FM25L256的读写操作，进一步的代码功能，用户可以在上述基础上进行扩展。例如，利用存储器读写操作时，自动地址增加功能，可以实现连续读写多个字节的操作。

对于FRAM的操作，从编程的角度而言，功耗和可靠性，速度方面的表现，可以与SRAM媲美。在MSP430的应用中，FRAM可能是一个不错的选择。

4 参考文献

256Kb FRAM Serial 3V Memory – Commercial Temp.，Rev. 2.2,September 2005,

Ramtron International Corporation

MSP430x13x，MSP430x14x，MSP430x141x MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER，

SLAS272F JULY 2000 REVISED JUNE 2004，TEXAS INSTRUMENT INC. MSP430x1xx FAMILY USER’S GUIDE, SLAU049E，TEXAS INSTRUMENT INC. EDB430A+,B 型用户手册 版本A.6

http://

2006-4-25