1.1SPI協議簡述
SPI,是英語Serial Peripheral interface的縮寫,顧名思義就是串行外圍設備接口。由Motorola首創。SPI接口主要應用在 EEPROM,FLASH,實時時鐘,AD轉換器,還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI,是一種高速的,全雙工,同步的通信總線。
優缺點:
- 1.協議簡單,相對數據速率高。
- 2.占用的Pin口較多
- 3.沒有指定的流控制,沒有應答機制確認是否接收到數據。
SPI的通信原理很簡單,它以主從方式工作,這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備,需要至少4根線,事實上3根也可以(單向傳輸時)。也是所有基于SPI的設備共有的,它們是SDI,SDO,SCK,CS。
- SDO – 主設備數據輸出,從設備數據輸入
- SDI – 主設備數據輸入,從設備數據輸出
- SCK – 時鐘信號,由主設備產生
- CS – 從設備使能信號,由主設備控制
CS: 其中CS是控制芯片是否被選中的,也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時(高電位或低電位),對此芯片的操作才有效,這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。
SCK:SCK為時鐘信號線,主要控制時序。相當于整個SPI協議是以SCK為準進行的。因此SCK的控制在每次發送中只能在主機的控制下進行,從機不可控制。
SDI/SDO: 通訊是通過數據交換完成的,這里先要知道SPI是串行通訊協議,也就是說數據是一位一位的傳輸的。SDO為主機發送,從機接收;SDI為主機接受,從機發送。
參考網站(請自行替換.):dlnware點com/theory/SPI-Bus
1.2SPI的四種模式
這四種模式分別為:
模式 CPOL&CPHA
MODE0 CPOL=0;CPHA=0
MODE1 CPOL=0;CPHA=1
MODE2 CPOL=1;CPHA=0
MODE3 CPOL=1;CPHA=1
參考網站(請自行替換.):dlnware點com/theory/SPI-Transfer-Modes
在這四種模式中,我們常用MODE0和MODE2。因為它便于操作。我便是使用的MODE2模式。這四種模式的區別在參考網站中有詳細的描述,這里便不再贅述。
在MODE2模式下。時鐘在空閑時始終置1,每產生一次下降沿便會發送1 bit 數據。大家可能已經想到,SPI協議可以在八位沒有發出送完的情況下停止發送。
這里我跑了下示波器。
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2019-3-19 21:26 上傳
從圖中清晰可見8個下降沿,時鐘在空閑時始終置1。
其余的三個模式以此類推。 2.1軟件模擬 我使用的單片機為STC89C52,內部沒有SPI的資源,因此需要自己進行軟件模擬。
利用串口中斷,首先利用電腦A得串口助手發送的數據存入SBUF,再將SBUF的值通過SPI的SDO發送給從機的SDI接收,并存入從機的SBUF,顯示在電腦B的串口助手上。
目的:電腦A發送數據,如:AB,電腦B可接收到AB。
如圖:
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2019-3-19 21:28 上傳
PS:在此項目中CS(片選)可以不用。
2.2代碼
- # include <reg52.h>//頭文件
- # include <intrins.h>//頭文件
- # define uchar unsigned char
- # define uint unsigned int
- sbit SCK = P1^0;//位定義時鐘
- //sbit CS = P1^1;//位定義片選(使能) 此項目可以不使用
- sbit SDI = P1^2;//位定義Input
- sbit SDO = P1^3;//位定義Output
- /*-----函數聲明-----*/
- void delay5us();
- void SpiSend(uchar dat1);
- uchar SpiReceive();
- void UARTInit();
- /*-----主函數-----*/
- void main()
- {
- UARTInit();
- while(1)
- {
- SBUF = SpiReceive();// 循環接收數據
- }
- ;//空語句
- }
-
- /*-----5微秒延時函數-----*/
- void delay5us()
- {
- _nop_();
- }
- /*-----CPHA=0;CPOL=1 模式2-----*/
- /*-----SPI發送函數-----*/
- /*-----上升沿發送-----*/
- void SpiSend(uchar dat1)
- {
- uchar i;
- for (i=0; i<8; ++i)//8bit,一位一位寫
- {
- SCK = 0;
- if (dat1 & 0x80)//判斷當前最高位為1還是0
- {
- SDO = 1;
- }
- else
- {
- SDO = 0;
- }
- SCK = 1;//上升沿發送數據
- dat1 <<= 1;
- delay5us();
- }
- }
- /*-----SPI接收函數-----*/
- /*-----下降沿接收-----*/
- uchar SpiReceive()
- {
- uchar i, dat0;
- dat0 = 0x00;//dat0初始化
- for (i=0; i<8; ++i)//8bit,一位一位讀
- {
- dat0<<=1;
- while(SCK == 1);
- while(SCK == 0);//下降沿讀取數據
- dat0 |= SDI;
- }
- return (dat0);//收到數據(返回值)dat0
- }
- /*-----串口(中斷)初始化-----*/
- void UARTInit()
- {
- EA = 1;//開啟總中斷
- ES = 1;//打開串口中斷
- SM0 = 0;SM1 = 1;//串口工作方式1,8位UART波特率可變
- REN = 1;//串口允許接收
- TR1 = 1;//啟動定時器1
- TMOD |= 0X20;//定時器1,工作模式2 8位自動重裝
- TH1 =0XFD;
- TL1 =0XFD;//設置波特率9600
- }
- /*-----串口中斷服務函數-----*/
- void UART() interrupt 4
- {
- if (RI)//判斷是否接收完成
- {
- RI = 0;//軟件清零
- SpiSend(SBUF);// 轉發接收到的數據
- }
- if (TI)//判斷是否發送完成
- {
- TI = 0;//軟件清零
- }
- }
復制代碼
PS:SDI和SDO需交叉連接。
3.總結
- 在發送數據時,時鐘僅由發送端(主機)控制;
- SPI四種模式,只需將主從機同步一種模式即可;
- SCK,SDI,SDO,CS四個引腳由自己定義即可。
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