1 引言
随着信息时代的到来，各种信息的集成和交互越来越频繁。运动控制系统中需要处理和存储的信息量也与日俱增，大部分运动控制系统的核心器件mcu自身已经集成了较大容量的存储器（与以前mcu相比），但仅仅依靠mcu自身的存储器一般很难满足系统对大容量存储的要求，因此必须找到高效的方法实现对系统存储容量的扩展。
spi是一个高效、数据位数可编程设置的高速输入/输出串行接口，几乎所有mcu生产厂商都提供对spi接口的支持，目前高速spi接口的时钟频率已达到60mhz甚至更高，spi接口一般只用4根连接线即可完成所有的数据通讯和控制操作，因此不占用mcu的数据总线和地址总线，极大的节约了系统的硬件资源，是一种经济实用的扩展系统存储容量的方法。
本文利用32位dsp-tms320f2812自身的增强型spi接口，结合性价比高的串行接口flash，高效地实现了对系统存储容量的扩展。
2 系统总体介绍
flash扩展实现的硬件系统是具有ethernet接口的基于dsp和cpld的运动控制板，系统总体结构如图1所示，核心器件是ti公司推出的32位定点dsp-tms320f2812和altera公司推出的maxii系列cpld-epm1270g。主要完成系统输入信号的检测、处理，各种控制算法以及和各种接口（ethernet接口和rs232接口）的通讯，运动控制系统的部分控制程序、大量的初始化数据和系统的配置信息都存在大容量的串行接口flash m25p80中，通过dsp增强型spi接口实现与核心处理器dsp的高速通信。
3 flash扩展的硬件设计
3.1 tms320f2812的增强型spi接口特性
（1）可编程的125种不同的波特率。
（2）可编程的1-16位有效数据长度。
（3）支持4种时钟模式，不带相位延时的下降沿模式、带相位延迟的下降沿模式、不带相位延时的上升沿模式和带相位延时的上升沿模式。
（4）可持续操作的特性：16级发送和接收fifo；可编程的中断优先级和延时发送控制功能。
时钟模式应根据具体应用中与mcu接口器件的操作时序决定，选取原则是保证在器件进行读写操作过程中，所要求的clk时钟沿到来时所操作的数据必须已经在相应的引脚上，例如，当接口器件（本系统中是flash）在上升沿接收数据，在下降沿发送数据时，mcu应该选择不带相位延时的下降沿方式。
增强型spi接口具有16位16级深度的发送和接收fifo，这为高速连续操作提供了可能，在发送和接收时可以最多进行32个字节的连续操作，从而极大的提高了通讯效率。
可编程的中断优先级和可编程的延时发送控制功能，增加了spi接口的灵活性，使用户可以自由配置中断，并根据外部器件的特性灵活控制spi接口的操作时序，既保证了接口操作的高速性也满足了不同接口器件操作时序的要求。
3.2 串行接口flash m25p80
m25p80是意法半导体公司推出的8m大容量串行接口flash器件，采用2.7v-3.6v单电源供电，兼容标准的spi接口，器件在上升沿接收数据，在下降沿发送数据，接口时钟最高为40mhz，支持最大256bytes的快速页面编程操作、快速的块擦除（512kbit）操作和快速的整体擦除（8mhz）操作；具有操作暂停和硬件写保护功能。
spi扩展模块硬件原理图如图2所示。
spisomi：spi从模式输出/主模式输入引脚，与flash的串行数据输出引脚q相连。
spisimo：spi从模式输入/主模式输出引脚，与flash的串行数据输入d引脚相连。
spiste：spi从模式发送使能引脚，与flash的片选引脚s相连。
spiclk：spi串行时钟引脚；与flash的时钟输入引脚c相连。
ram_wp信号由dsp的i/o口输出，控制外部flash的写保护功能，当ram_wp为高电平时，使能flash的硬件写保护功能，flash内部扇区受保护，不能进行写操作，系统中对flash的操作不会发生暂停，因此m25p80的hold信号直接接高电平，不进行中断暂停操作。
3.3 m25p80的指令操作
m25p80支持的操作指令共有12条，所有指令都是8位，操作步骤如下：先选中器件（片选信号拉低），然后输入8位操作指令字节，紧接着输入地址字节（0-3byte，必要时还要加入哑读字节），把片选信号拉高（有些指令不要求），m25p80即可以启动内部控制逻辑，自行完成相应的操作。以下以最常用的页面快速编程指令为例进行具体说明（其他指令与该指令操作相似，可以相互参考）。
页面编程指令时序图如图3所示，进行页面编程操作首先应将内部状态寄存器的写允许位（wren）置1，然后将片选信号拉低选中器件，输入pp指令字节02h，紧接着输入三个字节的地址数据，然后输入要编程的数据，所有数据都输入后将片选信号拉高，m25p80随即启动内部逻辑完成编程操作。
