SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外设接口)是摩托罗拉公司推出的一种同步串行通讯接口,用于微处理器臌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接口的具有各种各样功能的芯片,如RAM,EEPROM,FlashROM,A/D转换器、D/A转换器、LED/LED显示驱动器、I/O接口芯片、实时时钟、UART收发器等等,为用户的外围扩展提供了极其灵活而价廉的选择。由于SPI总线接口只占用微处理器四个I/O口线,采用SPI总线接口可以简化电路没计,节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线,提高设计的可靠性。& G, C0 H7 _. x- y, f. Q
/ u$ Y3 N/ y- t0 _" \现以 AT89C205l单片机模拟SPI总线操作串行EEPROM 93CA6为例,如图1所示,介绍利用单片机的I/O口通过软件模拟SPI总线的实现方法。在这里,仅介绍读命令的时序和应用子程序。
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" L" v. F2 c, Y6 }
93C46存储器SPI总线的工作原理
9 S; j, n, E- h% n: H( w. H) Q; D5 O! i, U8 C. B# _9 ]
93CA6作为从设备,其SPI接口使用4条I/O口线:串行时钟线(SK)、输出数据线DO、输入数据线DI和高电平有效的从机选择线CS。其数据的传输格式是高位(MSB)在前,低位(LsB)在后。93C46的SPI总线接口读命令时序如图2所示。1 {5 V3 o) @7 j$ M1 x* Y) v
8 e6 X( L* t5 i4 S
软件模拟SPI接口的实现方法
% E; ?2 d% `. Y' P3 n2 G% ]4 g. m5 z7 {
对于不带SPI串行总线接口的AT89C2051单片 机来说,可以使用软件来模拟SPI的操作,图1所示 为AT89C2051单片机与串行EEPROM 93C46的硬件 连接图,其中,P1.0模拟SPI主设备的数据输出端 SDO,P1.2模拟SPI的时钟输出端SCK,P1.3模拟 SPI的从机选择端SCS,P1.1模拟SPI的数据输入 SDI。- b. {8 J4 w8 o$ v0 J; R
D' k+ z# k* q- Y
上电复位后首先先将P1.2(SCK)的初始状态设置为0(空闲状态)。( A% W% }% p4 M8 @# P
x; v) g& W! m. ], U
读操作:AT89C2051首先通过P1.0口发送1位起始位(1),2位操作码(10),6位被读的数据地址(A5A4A3A2A1A0),然后通过P1.1口读1位空位(0),之后再读l6位数据(高位在前)。
! j1 _% a# d' }5 Y' _$ ?' N9 K. J2 T' V0 X2 E) V, Y7 l* e9 C; |
写操作:AT89C2051首先通过P1.0口发送1位起始位(1),2位操作码(01),6位被写的数据地址(A5A4A3A2A1A0),之后通过P1.0口发送被写的l6位数据(高位在前),写操作之前要发送写允许命令,写之后要发送写禁止命令。2 R% D8 O9 }9 H5 d5 {/ K" c
# c5 R/ ~# m$ \+ u( j( j
写允许操作(WEN)):写操作首先发送1位起始位(1),2位操作码(00),6位数据(11XXXX)。 写禁止操作(WDS)):写操作首先发送1位起始位(1),2位操作码(00),6位数据(00XXXX)。 E/ {* u6 ~' q
下面介绍用C51模拟SPI的子程序。
9 v, J" W \+ N! m
8 I7 \/ J7 _& P: E" L" J& E- 1. //首先定义好I/O口
$ [) p* M% l/ Y4 A - 2. sbit SDO=P1^0;8 W5 N8 a6 v! o0 O2 q8 _" R% F1 M
- 3. sbit SDI=P1^1;
* O5 k2 h( y! m Q2 P1 t' H - 4. sbit SCK=P1^ 2;# ?" X1 w" r+ n
- 5. sbit SCS=P1^3;
: X7 }4 g: |4 `. `2 r1 k8 l - 6. sbit ACC_7= ACC^7;0 d1 P$ w% a# H- a6 i3 h1 ^$ b4 u
- 7. unsigned int SpiRead(unsigned char add) ! v9 ^& Y& m. ~( g" F0 f4 }1 m4 W
- 8. { 2 }7 Q3 ~' z, _9 w8 v1 a
- 9. unsigned char i;8 y3 V8 U0 Q( Q: W6 D* ^
- 10. unsigned int datal6;' u, E# n) H8 }
- 11. add&=0x3f;/*6位地址*/ : O3 M; C; ~5 g& _
- 12. add |=0x80;/*读操作码l0*/
& J z- V" g, p+ C0 i - 13. SDO=1;/*发送1为起始位*/ J" n: `$ ~$ w
- 14. SCK=0;. i3 z3 W. ?9 H0 h8 A! H
- 15. SCK=1;
" u; f7 O; u( P9 T& F" @ - 16. for(i=0;<8;i++)/*发送操作码和地址*/ ( j' g& `7 n, U: R/ m* A. V
- 17. {
& a7 a# s6 }: f - 18. if(add&0x80==1)
) F' R" j3 V' | - 19. SDO=1;
& n& x% x$ q9 s$ l7 p0 c: p8 Y - 20. else 8 `# z* @6 ]0 {0 V! k+ b- Q
- 21. SDO=0;- r2 `8 I$ `$ ]
- 22. SCK=0;/*从设备上升沿接收数据*/
. x1 l+ o# h, r7 O( G1 Q - 23. SCK=1;; Q$ P y, V7 c+ Q2 a
- 24. add<<= 1;! D/ O6 C T4 x9 t d
- 25. } 4 i$ m; p4 F& {
- 26. SCK=1;/*从设备时钟线下降沿后发送数据,空读1位数据*/
9 L* X3 e$ q1 k% P- t# O# C. o6 ~4 g - 27. SCK=0;! D! O# a3 \$ l9 g
- 28. datal6<<= 1;/*读16位数据*/
8 c" h0 ?. L+ ?8 i2 f3 L - 29. for(i=0;<16;i++) ! {* W# M5 P: w/ i( A* a
- 30. {
) e! K' a0 Y7 ? - 31. SCK= 1;
; o5 T" ~& H3 } - 32. _nop_();5 H3 T- ] f: \, q0 X6 P) i8 B: @
- 33. if(SDI==1) 5 G8 j: ~7 `6 s! [: u
- 34. datal6|=0x01;
' R3 `; n* c1 X - 35. SCK =0;9 B; \7 ]$ n& m! d3 O
- 36. datal6< < =1;3 a& h2 K9 n) O
- 37. } $ x3 {2 t( `: N! D" _
- 38. return datal6;
2 I o- V r# [& @ - 39. }
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对于不同的串行接口外围芯片,它们的时钟时序是不同的。上述子程序是针对在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。这些子程序也适用于在串行时钟)的上升沿输入和下降沿输出的其它各种串行外围接口芯片,只要在程序中改变P1.2(SCK)的输出电平顺序进行相应调整即可。 |