SPI總線在51系列單片機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

1、spi總線在51系列單片機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)spi(serial peripheral interface-串行外設(shè)接口)系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使與各種外圍設(shè)備以串行方式舉行通信以交換信息。外圍設(shè)置flashram、網(wǎng)絡(luò)控制器、顯示驅(qū)動(dòng)器、a/d轉(zhuǎn)換器和mcu等。spi總線系統(tǒng)可挺直與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件挺直接口，該接口普通用法4條線：串行時(shí)鐘線（sck）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線miso、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線most和低電平有效的從機(jī)挑選線ss(有的spi接口芯片帶有中斷信號(hào)線int或int、有的spi接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線mosi)。因?yàn)閟pi系統(tǒng)總線一共

2、只需34位數(shù)據(jù)線和控制即可實(shí)現(xiàn)與具有spi總線接口功能的各種i/o器件舉行接口，而擴(kuò)展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、816位地址線、23位控制線，因此，采納spi總線接口可以簡化設(shè)計(jì)，節(jié)約無數(shù)常規(guī)電路中的接口器件和i/o口線，提高設(shè)計(jì)的牢靠性。由此可見，在mcs51系列等不具有spi接口的組成的智能儀器和工業(yè)測控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸速度要求不是太高時(shí)，用法spi總線可以增強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。2 spi總線的組成利用spi總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。如1個(gè)主mcu和幾個(gè)從mcu、幾個(gè)從mcu互相銜接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、1個(gè)主mcu和1個(gè)或幾個(gè)從i/o設(shè)備所構(gòu)成的各

3、種系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用場合，可用法1個(gè)mcu作為控機(jī)來控制數(shù)據(jù)，并向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件惟獨(dú)在主機(jī)發(fā)指令時(shí)才干接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（msb）在前，低位（lsb）在后。spi總線接口系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)1所示。當(dāng)一個(gè)主控機(jī)通過spi與幾種不同的串行i/o芯片相連時(shí)，必需用法每片的允許控制端，這可通過mcu的i/o端口輸出線來實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)特殊注重這些串行i/o芯片的輸入輸出特性：首先是輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。平常未選中芯片時(shí)，輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。若沒有三態(tài)控制端，則應(yīng)外加三態(tài)門。否則mcu的miso端只能銜接1個(gè)輸入芯片。第二是輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否

4、有允許控制端。因此惟獨(dú)在此芯片允許時(shí)，sck脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時(shí)，sck對(duì)芯片無影響。若沒有允許控制端，則應(yīng)在外圍用門電路對(duì)sck舉行控制，然后再加到芯片的時(shí)鐘輸入端；固然，也可以只在spi總線上銜接1個(gè)芯片，而不再銜接其它輸入或輸出芯片。3 在mcs51系列單片機(jī)中的實(shí)現(xiàn)辦法對(duì)于不帶spi串行總線接口的mcs51系列單片機(jī)來說，可以用法軟件來模擬spi的操作，包括串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。對(duì)于不同的串行接口外圍芯片，它們的時(shí)鐘時(shí)序是不同的。對(duì)于在sck的升高沿輸入（接收）數(shù)據(jù)和在下降沿輸出（發(fā)送）數(shù)據(jù)的器件，普通應(yīng)將其串行時(shí)鐘輸出口p1.1的初始狀態(tài)設(shè)置為1，而在允許接口

5、后再置p1.1為0。這樣，mcu在輸出1位sck時(shí)鐘的同時(shí)，將使接口芯片串行左移，從而輸出1位數(shù)據(jù)至mcs的p1.3口（模擬mcu的miso線），此后再置p1.1為1，使mcs51系列單片機(jī)從p1.0（模擬mcu的mosi線）輸出1位數(shù)據(jù)（先為高位）至串行接口芯片。至此，模擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出便宣告完成。此后再置p1.1為0，模擬下1位數(shù)據(jù)的輸入輸出，依此循環(huán)8次，即可完成1次通過spi總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。對(duì)于在sck的下降沿輸入數(shù)據(jù)和升高沿輸出數(shù)據(jù)的器件，則應(yīng)取串行時(shí)鐘輸出的初始狀態(tài)為0，即在接口芯片允許時(shí)，先置p1.1為1，以便外圍接口芯片輸出1位數(shù)據(jù)（mcu接收1位數(shù)據(jù)），之后再置時(shí)鐘

6、為0，使外圍接口芯片接收1位數(shù)據(jù)(mcu發(fā)送1位數(shù)據(jù))，從而完成1位數(shù)據(jù)的傳送。圖2所示為mcs51系列單片機(jī)與存儲(chǔ)器x25f008（e2prom）的硬件銜接圖，圖2中，p1.0模擬mcu的數(shù)據(jù)輸出端（mosi），p1.1模擬spi的sck輸出端，p1.2模擬spi的從機(jī)挑選端，p1.3模擬spi的數(shù)據(jù)輸入端（miso）。下面介紹用mcs51單片機(jī)的匯編語言模擬spi串行輸入、串行輸出和串行輸入/輸出的3個(gè)子程序，事實(shí)上，這些子程序也適用于在串行時(shí)鐘的升高沿輸入和下降沿輸出的其它各種串行外圍接口芯片（如a/d轉(zhuǎn)換芯片、網(wǎng)絡(luò)控制器芯片、顯示驅(qū)動(dòng)芯片等）。對(duì)于下降沿輸入、升高沿輸出的各種串行外圍接

7、口芯片，只要轉(zhuǎn)變p1.1的輸出電平挨次，即先置p1.1為低電平，之后再次置p1.1為高電平，再置p1.1為低電平，則這些子程序也同樣適用。3.1 mcu串行輸入子程序spiin從x25f008的spiso線上接收8位數(shù)據(jù)并放入寄存器r0中的應(yīng)用子程序如下：spiin：setb p1.1 ；使p1.1(時(shí)鐘)輸出為1clr p1.2 ;挑選從機(jī)mov r1，08h ；置循環(huán)次數(shù)spiin1:clr p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出為0nop ；延時(shí)nopmov c，p1.3 ；從機(jī)輸出spiso送進(jìn)位crlc a ；左移至累加器accsetb p1.1 ；使p1.0(時(shí)鐘)輸出為1djnz r

8、1,spiin1 ；推斷是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）mov r0，a ；8位數(shù)據(jù)送r0ret3.2 mcu串行輸出子程序spiout將mcs51單片機(jī)中r0寄存器的內(nèi)容傳送到x25f008的spisi線上的程序如下：spiout：setb p1.1 ;使p1.1（時(shí)鐘）輸出為1clr p1.2 ;挑選從機(jī)mov r1,08h ；置循環(huán)次數(shù)mov a,r0 ；8位數(shù)據(jù)送累加器accspiout1：clr p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出為0nop ；延時(shí)noprlc a ；左移至累加器acc最高位至cmov p1.0，c ；進(jìn)位c送從機(jī)輸入spisi線上setb p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出

9、為1djnz r1,spiout1 ;判是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）ret3.3 mcu串行輸入/輸出子程序spiio將mcs51單片機(jī)r0寄存器的內(nèi)容傳送到x25f008的spisi中，同時(shí)從x25f008的spiso接收8位數(shù)據(jù)的程序如下：spiio：setb p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出為1clr p1.2 ；挑選從機(jī)mov r1，08h ；置循環(huán)次數(shù)mov a，r0 ；8位數(shù)據(jù)送累加器accspiio1：clr p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出為0nop ；延時(shí)nopmov c，p1.3 ；從機(jī)輸出spiso送進(jìn)位crlc a ；左移至累加器acc最高位至cmov p1.0，c ；進(jìn)位c送從機(jī)輸入setb p1.1 ；使p1.1（時(shí)鐘）輸出為1djnz r1，spiio1 ；推斷是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）ret4 結(jié)束