单片机接口技术（C51版） 张道德 第十一章新.ppt

单片机接口技术(C51版) 第十一章 新型串行总线技术 内容概述 教学目标 1．了解SPI总线的工作原理、SPI总线的组成，掌握利用MCS-51单片机的端口虚拟实现SPI总线的方法；接口电路设计及C51软件设计方法；了解X5045单片机的内部结构、工作原理，掌握利用单片机口线模拟SPI总线对X5045操作的C51程序设计方法。 2. 了解I2C总线支持多主控的特点，了解I2C总线的构成及信号类型，掌握I2C总线的读、写基本操作方法，理解并掌握I2C总线的C51通用操作程序。 11.1 SPI接口技术 11．1．1 SPI 总线简介 SPI(SeriaI Peripheral Interface)总线是Motorola 公司提出的一个同步串行外设接口，用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯的外围设备。 SPI总线接口一般使用4条线：串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。 优点： SPI系统总线接口节省I/O口线，提高系统可靠性。 11．1．2 SPI总线的工作原理 在大多数应用场合，可使用1个MCU作为主控机来控制数据，并向1个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的传输格式是高位(MSB)在前，低位(LSB)在后。 对SPI芯片的操作 当一个主控机通过SPI与几种不同的串行I/O芯片相连时，必须使用每片的允许控制端，这可通过MCU的I/O端口输出线来实现。但应特别注意这些串行I/O芯片的输入输出特性； 只有在芯片允许时，SCK脉冲才把串行数据移入该芯片；在禁止时，SCK对芯片无影响。若没有允许控制端，则应在外围用门电路对SCK进行控制，然后再加到芯片的时钟输入端。 11.1.3 MCS-51单片机的SPI接口虚拟实现 MCS51系列单片机来说，可以使用软件来模拟SPI的操作，包括串行时钟、数据输入和数据输出。 对于在SCK的上升沿输入(接收)数据和在下降沿输出(发送)数据的器件，一般应将其串行时钟输出口P1.1(以图11-1-1为例)的初始状态设置为1，而在允许接口后再置P1.1为0。这样，MCU在输出1位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至MCS51单片机的P1.3口(模拟SPI的MISO线)，此后再置P1.1为1，使MCS51系列单片机从P1.2(模拟SPI的MOSI线)输出1位数据(先为高位)至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入输出便宣告完成。 此后再置P1．1为0，模拟下1位数据的输入输出??，依此循环8次，即可完成1次通过SPI总线传输8位数据的操作。 对于在SCK的下降沿输入数据和上升沿输出数据的器件，则应取串行时钟输出的初始状态为0，即在接口芯片允许时，先置P1．1为1，以便外围接口芯片输出1位数据(MCU接收1位数据)，之后再置时钟为0，使外围接口芯片接收1位数据(MCU发送1位数据)，从而完成1位数据的传送。 11.1.4 系统监控芯片X5045 11.1.4 简介 X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EPROM?三种功能于一身的可编程电路。 X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU?作出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。 X5045的存储器与CPU?可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512?x?8个字节来放置数据。 引脚介绍 ?CS：电路选择端，低电平有效； ????SO?：串行数据输出端； ????SI?：串行数据输入端；? ????SCK：串行时钟输入端； ????WP?：写保护输入端，低电平有效； ????RESET：复位输出端； ????VCC?：电源端； ????VSS?：接地端。 工作原理 ?1?上电复位 向X5045加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使RESET 引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当VCC 超过器件的Vtrip门限值时，电路将在200ms（典型）延时后释放以允许系统开始工作。 ?2?低电压监视 工作时， X5045对VCC 电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时，系统即确认，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当RESET 被确认后，该RESET信号将一直