Ejemplo de comunicación por SPI

La comunicación por SPI para el microcontrolador MC9S08QE128 se encuentra descrita en el artículo SPI: Interfaz de Serial Periferico para el microcontrolador QE - MC9S08QE128. En este caso se quiere realizar la comunicación con un giróscopo digital L3G4200D. Este sensor provee información sobre los 3 ejes de movimiento y adicionalmente un sensor de temperatura. La comunicación puede ser a través de I2C o de de SPI tal como se va a describir a continuación.

Descripción de los pines del L3G4200D

Pines del L3G4200D

PIN	Descripción
VIN	Esta es la principal fuente de energía que va de 2.5V a 5.5 V
GND	Conexión a Tierra 0V
VDD	Salida del Regulador 3.3 V
SCL/SPC	Nivel del shifted del I²C /SPI Clock: ALTO si VIN, BAJO si 0 V
SDA/SDI	Nivel del shifted del I²C (Linea de Datos) / SPI (Linea de Datos) ALTO si VIN, BAJO si 0 V
SDO	Bus del SPI para la salida de datos, donde ALTO es VDD y BAJO es 0V / También es usado para la salida de las direccion en modo Maestro para la comunicación por I²C.
CS	SPI enable (chip select), este debe estar en BAJO (0V) para comenzar la comunicación / Debe estar en VDD para permitir comunicación por I²C.
DRDY/INT2	Indicador de datos listos, es decir señala que los datos ya pueden ser leídos,este tiene una salida de 3.3 V (ALTO). También se puede configurar como una interrupción FIFO.
INT1	Interrupciones programables con una salida de 3.3 V

Descripción del Reloj de L3G4200D

Para la comunicación por SPI el sensor L3G4200D requiere que se configure el reloj SPI a 10Mhz, sin embargo esta no es una limitante, pues las pruebas realizadas, se realizaron con un reloj de 1Mhz, lo que si no se puede modificar son las configuraciones de las polaridades que se describen a continuación:

La polaridad de reloj en estado alto cuando se encuentra inactivo (CPOL = 1) y con la fase de reloj con flanco de bajada sincronizado con el inicio del primer bit (CPHA = 1), ver la configuración de los registros del microcontrolador MC9S08QE128 para la comunicación por SPI.

Tiempos del Reloj para la comunicación por SPI del L3G4200D

La selección del sensor para iniciar la transmisión se consigue colocando el pin CS del dispositivo en estado digital bajo (0v), es necesario regresarlo al estado alto (3v) una vez que se ha terminado la transmisión.

Descripciones adicionales de los recursos del L3G4200D

El sensor cuenta con una cola FIFO de 32 posiciones (cada una de 16 bits) para cada uno de los 3 canales del giróscopo. Esto quiere decir que cada canal puede guardar un histórico de los 32 datos mas recientes. Esto puede ayudar al micro a ahorrar potencia ya que no tiene que hacer encuesta continua al sensor para obtener los datos. En el momento que el microcontrolador lo requiera puede solicitar los datos desde la cola FIFO. Esta cola FIFO se puede deshabilitar colocando el sensor en modo BYPASS. NOTA DESCRIBIR CON DETALLE: El SPI del micro manda/recibe bloques de 8bits, mientras que el SPI del sensor manda/recibe bloques de 16bits. Por lo tanto, para cada transmisión es necesario enviar desde el micro dos bytes consecutivos y leer dos bytes consecutivos.

Diagrama de Bloques del L3G4200D

Configuración inicial del Microcontrolador

Configuración inicial del SPI

1. Configuración de la Fase del reloj SPI (CPHA = 1)
2. Configuración de la polaridad del reloj SPI (CPOL = 1)
3. Configuración de la frecuencia del reloj SPI
   1. Configurar el pre-escalador a 10MHZ
4. Habilitar interrupciones del SPI en Recepción
5. Escribir en el Registro SPI1D la dirección de WHOAMI
6. Esperar bandera de buffer de transmision empty.
7. Mando cualquier cosas al SPID
8. Espero la bandera de Receiver buffer Full
9. Leo el SPI1D y comparo si es igual a lo que dice WHOAMI

Código de Configuración inicial del Microcontrolador

• Configuración para empezar a utilizar el modulo del SPI en MODO MAESTRO

void SPI_Init(void){
  SPI2C1=0x7E;  /*Configuracion del registro del control*/
                /*Configuracion Modo Master, con todas las interrupciones deshabilitadas 
                y con la direccion del shifter con el bit mas significactivo */   
  SPI2BR=0x77;  /*Configura el prescaler configurado a 1MHz*/
}

Código de Ejemplo para el manejo del Sensor L3G4200D

Rutinas de lectura y escritura del Sensor L3G4200D usando el protocolo de comunicación SPI en MODO MAESTRO

• Configuración para la lectura del datos de un registro

byte Leer_Giro (byte direccion) {
  PTCD_PTCD7 = 0;          //Se coloca el Chip Select en bajo para empezar la lectura o escritura en el giro
  temp = SPI2S;            //Se limpia la bandera del registro del SPI
  SPI2D = direccion;       //Colocar la direccion del registro WHO_AM_I
  while (SPI2S_SPRF==0);   //Pregunto si recibi el valor
  PrimerByte =  SPI2D;     //Se coloca el primer dato en la variable PrimerByte
  return PrimerByte;
}

• Configuración para la escritura del datos de un registro

void Escribir_Giro (byte direccion, byte dato){
  PTCD_PTCD7 = 0;          //Se coloca el Chip Select en bajo para empezar la lectura o escritura en el giro
  temp = SPI2S;            //Se limpia la bandera del registro del SPI
  SPI2D = direccion;       //Colocar la direccion del registro WHO_AM_I
  while (SPI2S_SPRF==0);   //Pregunto si recibi el valor
  PrimerByte =  SPI2D;     //Se coloca el primer dato en la variable PrimerByte
  temp = SPI2S;            //Se limpia la bandera del registro del SPI
  SPI2D= dato;             //Se escribe el dato deseado en la direccion
  temp=PrimerByte;         //Se limpia la variable
}

Referencias

• Reference Manual. Freescale

• DEMOQE128 User Manual DEMOQE rev A

• Datasheet L3G4200D.

Contributors

Misato, Racuna