第7章 MCS-51单片机接口技术4.ppt

DS1302的使用，我们依然采用软件包的形式。 编写DS1302_drive.h 见例DS1302LCDCLOCK A/D、D/A转换采用SPI串行接口的案例 分别见ADC0832和DACTLC5615。 第七章 51单片机的SPI接口 SPl总线概述 SPI(Serial Peripheral Interface)，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI是摩托罗拉公司(半导体部归FREESCAL)推出的一种同步串行通信接口，用于微处理器、微控制器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准。目前，各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种功能的芯片，如RAM，E2PROM，FLASH ROM，A／D转换器、D／A转换器、LEDLCD显示驱动器、I／0接口芯片、实时时钟、UART收发器等。 目前，已有部分厂家的单片机具有SPI接口，如Philips的P89LPC900，Atmel的Atmega128等，但是，大部分单片机不支持SPI接口。在实际应用中，出于产品体积、成本和可扩展性等方面的考虑，设计人员往往希望使用不具备SPI接口的单片机来控制具备SPI接口的外围器件。 SPI 总线具有以下特点：(1)因连线较少，可简化电路设计。并行总线扩展方法通常需要8根数据线、8～16根地址线、2～3根控制线。而SPI总线设计，仅需4根数据线和控制线即可完成并行扩展所实现的功能。(2)器件统一编址，并与系统地址无关，操作SPI独立性好。(3)器件操作遵循统一的规范．使系统软硬件具有良好的通用性。 一、SPI器件 全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。 时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。 SPI是一个环形总线结构，由SDI(主设备数据输出，从设备数据输入)、SD0(主设备数据输入，从设备数据输出)、SCLK(时钟信号，由主设备产生)、CS(从设备使能信号，由主设备控制)组成，如图所示。 SPI从设备使用了两条数据线(SDI和SDO)和两条控制线(CS和SCLK)。由于SPI是串行通信协议，也就是说数据是一位一位地传输的，这就是SCLK时钟线存在的原因。由SCLK提供时钟脉冲，SDI、SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。以完成一位数据的传输，输入也使用相同的原理。这样，至少8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次)就可以完成8位数据的传输。CS是芯片的片选信号线，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位)，对此芯片的操作才有效。这就使在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。下面有两种连接方式是级联方式。 由图可以看出，所有从设备的CS端都与 系统主机的CS端相连，这就意味着，只要选中 其中的一个从设备，其余的从设备也被选中， 所以这时的3个从设备可以当作一个从设备来 进行处理。 方式一：同时操作 方式二：独立操作 图中，每个从设备的CS信号分别与系统主机中相互独立 的片选信号CS1、CS2和CS3相连，这样系统主机可以通 过片选信号来选通其中任何一个SPI从设备，并且进行 独立的读／写操作，而未被选通的从设备均处于高阻隔 离状态。 要注意的是，SCLK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样的传输方式有一个优点：与普通的串行通信不同，普通的串行通信一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位地传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通信的控制。 SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线相互独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上升沿或下降沿的采集有不同的定义，具体的情况需要参考相关器件的技术文档。 在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，简单高效。SPI接口的一个缺点是：没有应答机制确认，即从设备是否接收到数据无法确认。 SPI串行数据通信接口可以配置成4种不同 的工作模式 SPI模式 CPOL CPHA 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 表中，CPHA用于表示同步时钟信号的