STC單片機SPI原理及實現(xiàn)-SPI配置時序及應用

SPI配置、時序及應用主講：李楠SPI配置模式1STC15系列單片機進行SPI通信時，通過SPEN位、SSIG位、SS引腳和MSTR位，控制其工作模式。SPENSSIGSS引腳/P1.2MSTR主/從模式MISO/P1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5功能0XP1.2/SSX禁止SPIMISOP1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5禁止SPI1000從模式輸出輸入輸入選擇作為從設備1010從模式，未選中高阻輸入輸入未被選中。MISO為高阻狀態(tài)，以避免總線沖突1001->0從模式輸出輸入輸入P1.2/SS配置為輸入或準雙向口，SSIG為0，如果將SS驅(qū)動為低，則選擇作為從設備。當SS變?yōu)榈碗娖綍r，將MSTR清零主從模式的選擇SPI配置模式1SPENSSIGSS引腳/P1.2MSTR主/從模式MISO/P1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5功能1011主（空閑）輸入高阻高阻當主機空閑時，MOSI和SCLK為高阻，以避免總線沖突。用戶必須將SCLK上拉或者下拉，以避免SCLK處于懸空狀態(tài)

主（活動）輸入輸出輸出作為主機激活時，MOSI和SCLK為推挽輸出11P1.2/SS0從模式輸出輸入輸入

11P1.2/SS1主模式輸入輸出輸出主從模式的選擇主從模式注意事項2作為主設備時的注意事項當CPHA為0時，SSIG必須為0不能忽略SS引腳，SS引腳必須設置為低，并且在每個連續(xù)的串行字節(jié)發(fā)送完后必須重新設置為高電平。如果在SS低電平有效時，執(zhí)行對SPDAT寄存器的寫操作，將會導致出現(xiàn)一個寫沖突錯誤。當CPHA為1時，SSIG可以置1可以忽略SS引腳。如果SSIG為0，在連續(xù)傳輸之間SS引腳保持低電平有效。這種方式適合具有單個固定主設備和單個固定從設備之間驅(qū)動MISO數(shù)據(jù)線的系統(tǒng)。主從模式注意事項2如果SPEN為1，SSIG為0且MSTR為1，則SPI為主模式。通過P2M1和P2M0寄存器（用于設備P2端口的輸入/輸出模式），將SS引腳配置為輸入或者準雙向模式。在該模式下，另外一個主設備可以將該引腳驅(qū)動為低，從而將該器件選擇為SPI從設備，并向該從設備發(fā)送數(shù)據(jù)。為了避免總線沖突，SPI執(zhí)行下面的行為：清零MSTR，并且變?yōu)閺脑O備。同時，將MOSI和SCLK強制作為輸入模式，而MISO作為輸出模式。將SPSTAT寄存器的SPIF標志置為1。如果已經(jīng)使能SPI中斷，則產(chǎn)生SPI中斷。主從模式注意事項2在SPI中，總是由主設備發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸過程。如果使能SPI，并將其設置為主設備，主設備對SPI數(shù)據(jù)寄存器的寫操作將啟動SPI時鐘發(fā)生器和數(shù)據(jù)的傳輸。在數(shù)據(jù)寫入SPDAT之后的0.5~1個SPI比特位時間后，在MOSI引腳上將出現(xiàn)數(shù)據(jù)。作為從設備時的注意事項傳輸完一個字節(jié)后，停止SPI時鐘，將SPIF標志置1，并產(chǎn)生一個中斷。主設備和從設備CPU的兩個移位寄存器可以看作是一個16位的循環(huán)移位寄存器。當數(shù)據(jù)從主設備移位傳輸?shù)綇脑O備的同時，數(shù)據(jù)以反方向從從設備移位傳輸?shù)街髟O備。也就是，在一個移位周期過程中，主設備和從設備相互交換數(shù)據(jù)。主從模式注意事項2SPI在發(fā)送數(shù)據(jù)時，為單級緩沖方式；而在接收數(shù)據(jù)時，為雙緩沖方式。如果在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，向移位寄存器寫數(shù)據(jù)，則將WCOL位置1表示數(shù)據(jù)沖突在這種情況下，繼續(xù)發(fā)送完當前的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，但是新寫入的數(shù)據(jù)丟失。

由于主設備擁有數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂颇芰?因此主設備發(fā)生寫沖突的情況是比較少見的但是，從設備有可能發(fā)生寫沖突。這是因為當主設備啟動數(shù)據(jù)傳輸時，從設備無法控制數(shù)據(jù)的傳輸過程。寫沖突當從設備接收到數(shù)據(jù)時，將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到一個并行讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這樣，就釋放了移位寄存器用于接收下一個數(shù)據(jù)。必須在下一個字符完全移入之前從數(shù)據(jù)寄存器中讀出接收到的數(shù)據(jù)。否則，將丟失前一個數(shù)據(jù)。SPI模塊配置及時序3CPHA為0時主模式數(shù)據(jù)傳輸時序圖通過時鐘相位控制位CPHA，允許用戶設置采樣和改變數(shù)據(jù)的時鐘邊沿。此外，時鐘極性比特控制位CPOL，允許用戶設置時鐘的極性。

CPHA為0時從模式數(shù)據(jù)傳輸時序圖SPI模塊時序3SPI模塊配置及時序3

CPHA為1時主模式數(shù)據(jù)傳輸時序圖

CPHA為1時從模式數(shù)據(jù)傳輸時序圖SPI接口的編程要點4SPI接口的使用包括SPI接口的初始化程序和SPI中斷服務程序的編寫。SPI接口的初始化包括以下幾個方面：①通過SPI控制寄存器SPCTL設置：SS引腳的控制、SPI使能、數(shù)據(jù)傳送的位順序、設置為主機或從機、SPI時鐘極性、SPI時鐘相位、SPI時鐘選擇。②清零寄存器SPSTAT中的標志位SPIF和WCOL（向這兩個標志位寫1即可清零）。③開放SPI中斷（IE2中的ESPI=1，IE2寄存器不能位尋址，可以使用“或”指令）及總中斷(IE中的EA=1)。在中斷服務程序中首先需要將標志位SPIF和WCOL清零，因為SPl中斷標志不會自動清除。SPI通訊應用——兩臺單片機間通訊5任務:電腦每向主單片機發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，主單片機的RS232串口每收到一個字節(jié)就立刻將收到的字節(jié)通過SPl口發(fā)送到從單片機中；從單片機收到這個數(shù)據(jù)后，通過SPI口送回主單片機；主單片機收到從單片機發(fā)回的一個字節(jié)，再把收到的這個字節(jié)通過RS232口發(fā)送到電腦?？梢允褂么谥钟^察結果。SPI通訊應用——兩臺單片機間通訊5主單片機程序:#include"stc15w4k58s4.h"#defineFOSC18432000L#defineBAUD(256-FOSC/32/115200)

#defineSPEN0x40//SPCTL.6#defineMSTR0x10//SPCTL.4#defineSPIF0x80#defineWCOL0x40#defineESPI0x02//IE2.1

sbitSPISS=P1^1;/SPI從機選擇口,連接到其它MCU的SS口SPI通訊應用——兩臺單片機間通訊5voidInitUart()/*************串口初始化函數(shù)******************/{SCON=0x5a;//設置串口為8位可變波特率T2L=0xd8;//設置波特率重裝值T2H=0xff;//115200bps(65536-18432000/4/115200)AUXR=0x14;//T2為1T模式,并啟動定時器2AUXR|=0x01;//選擇定時器2為串口1的波特率發(fā)生器}/*******串口發(fā)送函數(shù)*****/voidSendUart(unsignedchardat){while(!TI);//等待發(fā)送完成TI=0;//清除發(fā)送標志SBUF=dat;//發(fā)送串口數(shù)據(jù)}/******串口接收函數(shù)******/unsignedcharRecvUart(){while(!RI);//等待串口數(shù)據(jù)接收完成RI=0;//清除接收標志returnSBUF;//返回串口數(shù)據(jù)}SPI通訊應用——兩臺單片機間通訊5voidInitSPI()/*************SPI初始化函數(shù)******************/{SPDAT=0;//初始化SPI數(shù)據(jù)

SPSTAT=SPIF|WCOL;//清除SPI狀態(tài)位

SPCTL=SPEN|MSTR;//主機模式}/*************SPI中斷函數(shù)******************/voidspi_isr()interrupt9//SPI中斷服務程序9(004BH){SPSTAT=SPIF|WCOL//清除SPI狀態(tài)位SPISS=1;//拉高從機的SSSendUart(SPDAT);//返回SPI數(shù)據(jù)}SPI通訊應用——兩臺單片機間通訊5voidmain()/**************主函數(shù)******************/{InitUart();//初始化串口

InitSPI();//初始化SPIIE2