STC15F2K60S2系列單片機(jī) SPI接口課件

作者丁向榮單片微機(jī)原理與接口技術(shù)第12章STC15F2K60S2單片機(jī)的SPI接口

12.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

12.2SPI接口的特殊功能寄存器12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信12.4SPI接口的應(yīng)用舉例

12.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

12.1.1SPI接口的結(jié)構(gòu)1．SPI接口簡(jiǎn)介STC15F2K60S2單片機(jī)集成了串行外設(shè)接口（SPI，SerialPeripheralInterface）。SPI接口既可以和其他微處理器通信，也可以與具有SPI兼容接口的器件（如存儲(chǔ)器、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、LED或LCD驅(qū)動(dòng)器等）進(jìn)行同步通信。SPI接口有兩種操作模式：主模式和從模式。在主模式支持高達(dá)3Mbps的速率；從模式時(shí)速度無法太快．速度在fSYS/4以內(nèi)較好。此外，SPI接口還具有傳輸完成標(biāo)志和寫沖突標(biāo)志保護(hù)功能。返回目錄12.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

12.1.1SPI接口的結(jié)構(gòu)2．SPI接口的結(jié)構(gòu)STC15F2K60S2單片機(jī)SPI接口功能方框圖如圖12.1所示。返回目錄12.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

12.1.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

3．SPI接口的信號(hào)

MOSI（MasterOutSlaveIn，主出從入）：主器件的輸出和從器件的輸人，用于主器件到從器件的串行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)SPI規(guī)范，多個(gè)從機(jī)共享一根MOSI信號(hào)線。在時(shí)鐘邊界的前半周期，主機(jī)將數(shù)據(jù)放在MOSI信號(hào)線上，從機(jī)在該邊界處獲取該數(shù)據(jù)。

MISO（MasterInSlaveOut，主入從出）：從器件的輸出和主器件的輸入，用于實(shí)現(xiàn)從器件到主器件的數(shù)據(jù)傳輸。SPI規(guī)范中，一個(gè)主機(jī)可連接多個(gè)從機(jī)，因此，主機(jī)的MISO信號(hào)線會(huì)連接到多個(gè)從機(jī)上，或者說，多個(gè)從機(jī)共享一根MISO信號(hào)線。當(dāng)主機(jī)與一個(gè)從機(jī)通信時(shí)．其他從機(jī)應(yīng)將其MISO引腳驅(qū)動(dòng)置為高阻狀態(tài)。返回目錄12.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

12.1.1SPI接口的結(jié)構(gòu)

3．SPI接口的信號(hào)

SCLK（SPIClock，串行時(shí)鐘信號(hào)）：串行時(shí)鐘信號(hào)是主器件的輸出和從器件的輸入，用于同步主器件和從器件之間在MOSI和MISO線上的串行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)主器件啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生8個(gè)SCLK時(shí)鐘周期信號(hào)給從機(jī)。在SCLK的每個(gè)跳變處（上升沿或下降沿）移出一位數(shù)據(jù)。所以，一次數(shù)據(jù)傳輸可以傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

/SS（SlaveSelect，從機(jī)選擇信號(hào)）：這是一個(gè)輸入信號(hào)，主器件用它來選擇處于從模式的SPI模塊。主模式和從模式下，/SS的使用方法不同。在主模式下，SPI接口只能有一個(gè)主機(jī)，不存在主機(jī)選擇問題。在該模式下/SS不是必需的。主模式下通常將主機(jī)的/SS引腳通過l0kΩ的電阻上拉高電平。每一個(gè)從機(jī)的/SS接主機(jī)的I／O口，由主機(jī)控制電平高低．以便主機(jī)選擇從機(jī)。在從模式下，不論發(fā)送還是接收，/SS信號(hào)必須有效。因此，在一次數(shù)據(jù)傳輸開始之前必須將/SS拉為低電平。SPI主機(jī)可以使用I／O口選擇一個(gè)SPI器件作為當(dāng)前的從機(jī)。返回目錄12.2SPI接口的特殊功能寄存器

1．SPI控制寄存器SPCTL

返回目錄12.2SPI接口的特殊功能寄存器2.SPI狀態(tài)寄存器SPSATA

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3.SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDATSPDAT數(shù)據(jù)寄存器的地址是CFH，用于保存通信數(shù)據(jù)字節(jié)。4.與SPI中斷管理有關(guān)的控制位SPI中斷允許控制位ESPI：位于IE2寄存器的B1位。“1”允許，“0”禁止。SPI中斷優(yōu)先級(jí)控制位PSPI：PSPI位于IP2的B1位。利用PSPI可以將SPI中斷設(shè)置為2個(gè)優(yōu)先等級(jí)。12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

1.SPI接口的數(shù)據(jù)通信方式（1）單主機(jī)－單從機(jī)方式單主機(jī)－單從機(jī)方式的連接如圖12.2所示。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

1.SPI接口的數(shù)據(jù)通信方式（2）雙器件方式雙器件方式也稱為互為主/從方式，連接方式如圖12.3所示。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

1.SPI接口的數(shù)據(jù)通信方式

（3）單主機(jī)多從機(jī)方式單主機(jī)－多從機(jī)方式的連接如圖12.4所示。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

2.SPI接口的數(shù)據(jù)通信過程

作為從機(jī)時(shí)，若（CPHA）＝0，則SSIG必須為0，/SS引腳必須取反并且在每個(gè)連續(xù)的串行字節(jié)之間重新設(shè)置為高電平。如果SPDAT寄存器在/SS有效（低電平）時(shí)執(zhí)行寫操作，那么將導(dǎo)致一個(gè)寫沖突錯(cuò)誤，WCOL標(biāo)志被置1。（CPHA）＝0且（SSIG）＝0時(shí)的操作未定義。當(dāng)（CPHA）＝l時(shí)，SSIG可以為1或0。如果（SSIG）＝0，則/SS引腳可在連續(xù)傳輸之間保持有效（即一直為低電平）。當(dāng)系統(tǒng)中只有一個(gè)SPI主機(jī)和一個(gè)SPI從機(jī)時(shí)，這是首選配置。在SPI中，傳輸總是由主機(jī)啟動(dòng)的。如果SPI使能（SPEN為1），主機(jī)對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器的寫操作將啟動(dòng)SPI時(shí)鐘發(fā)生器和數(shù)據(jù)的傳輸。在數(shù)據(jù)寫入SPDAT之后的半個(gè)到一個(gè)SPI位時(shí)間后，數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在MOSI引腳。

返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

3．通過/SS改變模式

作為從機(jī)時(shí)，若（CPHA）＝0，則SSIG必須為0，/SS引腳必須取反并且在每個(gè)連續(xù)的串行字節(jié)之間重新設(shè)置為高電平。如果SPDAT寄存器在/SS有效（低電平）時(shí)執(zhí)行寫操作，那么將導(dǎo)致一個(gè)寫沖突錯(cuò)誤，WCOL標(biāo)志被置1。（CPHA）＝0且（SSIG）＝0時(shí)的操作未定義。當(dāng)（CPHA）＝l時(shí)，SSIG可以為1或0。如果（SSIG）＝0，則/SS引腳可在連續(xù)傳輸之間保持有效（即一直為低電平）。當(dāng)系統(tǒng)中只有一個(gè)SPI主機(jī)和一個(gè)SPI從機(jī)時(shí)，這是首選配置。在SPI中，傳輸總是由主機(jī)啟動(dòng)的。如果SPI使能（SPEN為1），主機(jī)對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器的寫操作將啟動(dòng)SPI時(shí)鐘發(fā)生器和數(shù)據(jù)的傳輸。在數(shù)據(jù)寫入SPDAT之后的半個(gè)到一個(gè)SPI位時(shí)間后，數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在MOSI引腳。

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3．通過/SS改變模式

如果（SPEN）＝1、（SSIG）＝0且（MSTR）＝1，則SPI使能為主機(jī)模式。/SS引腳可配置為輸入或準(zhǔn)雙向模式。這種情況下，另外一個(gè)主機(jī)可將該引腳驅(qū)動(dòng)為低電平，從而將該器件選擇為SPI從機(jī)并向其發(fā)送數(shù)據(jù)。為了避免爭(zhēng)奪總線，SPI系統(tǒng)執(zhí)行以下動(dòng)作：①M(fèi)STR清零，強(qiáng)迫SPI就變成從機(jī)。MOSI和SCLK強(qiáng)制變?yōu)檩斎肽Ｊ剑鳰ISO則變?yōu)檩敵瞿Ｊ?。②SPSTAT的SPIF標(biāo)志位置位。如果SPI中斷已被允許，則向CPU申請(qǐng)中斷。用戶程序必須一直對(duì)MSTR位進(jìn)行檢測(cè)，如果該位被一個(gè)從機(jī)選擇所清零而用戶想繼續(xù)將SPI作為主機(jī)，就必須重新置位MSTR；否則，進(jìn)入從機(jī)模式。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

4．SPI中斷如果允許SPI中斷，發(fā)生SPI中斷時(shí)，CPU就會(huì)跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的入口地址004BH處執(zhí)行中斷服務(wù)程序。注意，在中斷服務(wù)程序中，必須把SPI中斷請(qǐng)求標(biāo)志清零（通過寫1實(shí)現(xiàn)）。

5．寫沖突SPI在發(fā)送時(shí)為單緩沖，在接收時(shí)為雙緩沖。這樣在前一次發(fā)送尚未完成之前，不能將新的數(shù)據(jù)寫入移位寄存器。當(dāng)發(fā)送過程中對(duì)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行寫操作時(shí)，WCOL位將置位以指示數(shù)據(jù)沖突。在這種情況下，當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)繼續(xù)發(fā)送，而新寫入的數(shù)據(jù)將丟失。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

6．?dāng)?shù)據(jù)格式

時(shí)鐘相位控制位CPHA用于設(shè)置采樣和改變數(shù)據(jù)的時(shí)鐘邊沿，時(shí)鐘極性控制位CPOL用于設(shè)置時(shí)鐘極性。對(duì)于不同的CPHA，主機(jī)和從機(jī)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式如圖12.5～圖12.8所示。返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

6．?dāng)?shù)據(jù)格式

返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

6．?dāng)?shù)據(jù)格式

返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

6．?dāng)?shù)據(jù)格式

返回目錄12.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信

6．?dāng)?shù)據(jù)格式

返回目錄12.4SPI接口的應(yīng)用舉例