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想必你已摸清了“魔电”中幅度调制和包络检波器那些事儿，也可能实战了有源滤波和频谱分析。但如何通过手里的口袋仪器ADALM2000 (M2K) 与Scopy的逻辑分析仪一起实现两个器件之间串行外设接口(SPI)事务的可视化，你应该还需要M2K进阶学习走一波。
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使用溶解固体总量测量演示(TDS)项目作为示例。该项目使用 EVAL-CN0411-ARDZ扩展板，其安装在 EVAL-ADICUP360 微控制器板上。该扩展板包括两个SPI器件：一个16位电压输出DAC AD5683R和一个低噪声、低功耗、24位Σ-Δ型ADC AD7124-8。
串行外设接口(SPI)是微控制器和外围IC（如传感器、ADC、DAC、移位寄存器、SRAM等）之间使用最广泛的接口之一。它是一种同步串行全双工主从接口，适用于短距离通信（通常在同一PC板上）。数据传输由时钟同步，可在时钟上升沿或下降沿读取数据（具体取决于工作模式）。数据从主器件传输到从器件，从从器件传输到主器件均使用独立的信号，从而使主器件和从器件可以同时传输数据。 SPI总线包含4个逻辑信号：
来自主器件的片选(CS)信号用于选择单个从器件并使能其SPI接口。它通常是低电平有效信号；高电平将禁用从器件，从而使其忽略SPI总线上的任何活动，并使其MISO输出处于三态。当使用多个从器件时，每个从器件都需要独立的片选信号。只允许选定的从器件（其CS信号置位）驱动MISO。（主器件连续驱动SCK和MOSI信号，在事务间置于高电平或低电平空闲状态，具体取决于SPI模式。） 产生时钟信号(SCLK)的器件称为主器件。主器件和从器件之间传输的数据与主器件产生的时钟同步。SPI接口只能有一个主器件，但可以有一个或多个从器件。 MOSI和MISO是数据线。MOSI将数据从主器件发送到从器件，MISO将数据从从器件发送到主器件。（如CS信号描述中所述，一次只能有一个从器件驱动MISO。）要开始SPI通信，主器件必须通过置位从器件CS信号来选择该从器件。在SPI通信期间，同时进行数据发送（串行移出到MOSI总线上）和接收（采样或读取MISO总线上的数据）。有效串行时钟沿同步数据的移位和采样。 SPI接口可以使用由CPOL和CPHA两个参数定义的四种模式中的一种，这两个参数指定使用时钟的上升沿还是下降沿是否进行数据采样和/或移位，以及时钟在事务间是高电平还是低电平空闲状态。必须将主器件和从器件配置为相同的SPI模式——通常从器件的模式是固定的，而主器件模式可在运行时（通常是微控制器和微处理器的情况）或编译时（例如某些FPGA SPI IP内核的情况）进行配置。 CPOL代表时钟极性(Clock POLarity)，指定总线空闲时SCK信号的默认值（高电平/低电平）。CPHA代表时钟相位(Clock PHAse)，用来确定进行数据采样的时钟沿（上升沿/下降沿）。从器件的数据手册将指定这些参数，以便对主器件进行相应的配置。图3显示了两种CPOL配置的SPI传输示例。从MSB开始发送8个数据位。 硬件配置 图4显示M2K板与EVAL-ADICUP360 + EVAL-CN0411-ARDZ扩展板之间的硬件连接。 CN0411扩展板的SPI引脚可用于端口DIGI1监控。由于有2个从器件（ADC和DAC）连接到主器件，因此提供2个引脚用于每个从器件的片选。 EVAL-CN011-ARDZ SPI引脚配置：端口DIGI1
M2K SPI引脚配置：
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Scopy逻辑分析仪配置
为了正确配置Scopy，需要确定几个SPI配置参数 对于CN0411项目，这些参数配置如下：
用户界面概述如图5所示。打开逻辑分析仪，选择DIO0-DIO3线路，然后按下“Group with selected”（选定分组）按钮。 图6.逻辑分析仪组通道 选择构成的通道组并应用SPI解码器。选择组后，按下用户界面右上角的 图7.组设置 必须对逻辑分析仪进行设置，才能在逻辑分析仪曲线上“捕获”SPI传输。因此我们需要进行触发配置。当片选信号置位低电平时开始SPI传输，因此可以使用CS通道的下降沿作为触发信号。 图8.触发设置 SPI发送 此示例验证，对于给定的软件命令，是否能够将正确的配置位和输出代码发送到DAC。请确保将正确的DAC CS引脚连接到M2K数字引脚（请参阅硬件配置步骤）。 要将DAC输出设置为1.0V，可使用DAC电压至数值公式来计算需要写入的值： 图9.通用设置 逻辑分析仪将等待CS信号的下降沿被触发。运行“setdac 1.0”命令。这将启动SPI传输。结果如图10所示。 分析该曲线，从MSB开始，在MOSI线路上发送3个字节（24位）。前4位对应于命令位0x3，即“写入DAC并输入寄存器”命令。接下来的16位代表之前计算得到的DAC输出代码(0x6666)。最后4位是“无关位”，在软件中设置为0（尽管它们并非必须为0。） SPI接收 现在对ADC输出代码进行分析，以确认它对应于1.0V。（如有需要，也可以使用电压表再次检查DAC输出端的电压。） 首先，将M2K DIO3引脚连接到ADC CS引脚（DIGI1引脚2）。由于SPI配置与DAC配置略有不同（请参阅SPI参数列表），请修改组设置菜单，将时钟相位(CPHA)设置为1。 在逻辑分析仪上再次运行单次扫描并执行“readdac”命令。这将读取与DAC输出对应的ADC通道。结果如图11所示。 接收寄存器值时，MOSI线路上的数据对应于ADC的寄存器地址(0x42)，然后是3个虚拟字节(0x00)。 在发送虚拟字节时，ADC同时发送存储在MISO线路(0x665DBF)上请求寄存器中的24位值。 然后可以使用以下公式将ADC代码转换为电压： 结论 除SPI外，该应用还包括一组解码器，涵盖大量通信协议，如I2C、I2S、UART、JTAG等，从而使ADALM2000成为一款功能强大的数字信号分析和调试工具。 来源：ADI校园计划 |
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