(12) 第10章 单片机片内外设模块(SPI)

单片机原理与应用CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity第10章单片机片内外设模块2CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本章提要10.1并行I/O10.2异步串行通信SCI10.3同步串行通信SPI10.4ATD转换模块10.5周期中断定时器PIT10.6时钟产生器模块3CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本章提要10.1并行I/O10.2异步串行通信SCI10.3同步串行通信SPI10.4ATD转换模块10.5周期中断定时器PIT10.6时钟产生器模块4CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例5CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例6CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.1SPI概述——SPI特性SPI(SerialPeripheralInterface)可设置主机模式/从机模式，从机选通输出可选择8位或16位数据宽度可选择从最高位或最低位开始传送可选择全双工模式或单线双向模式可灵活设置的时钟极性和相位可编程的传送速率可实现相互独立的发送和接收数据寄存器和移位寄存器双缓存操作接收中断和发送中断工作方式与LCD驱动器,D/A转换器,EEPROM等通信接口简单7CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.1SPI概述——SPI结构框图8CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例9CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.2SPI工作原理MOSI—主出从入（MasterOut/SlaveInPin）MISO—主入从出（MasterIn/SlaveOutPin）SCK—同步时钟（SerialClockPin）SS—从机片选引脚，一主一从时，主高从低（SlaveSelectPin）主机从机10CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity7070MOSIMISOCPU端IO端CPU端IO端707MOSIMISO0重复8次10.3.2SPI工作原理主机写发送数据寄存器将启动一次数据传送（位数、传送速率）从机数据送接收数据寄存器，置接收缓存满或发送缓存空标志从机在SS为低电平时与主机同步移位操作从机只能通过主机发起的传输被动传送数据，因此必须经常主动更新要传送给主机的数据11CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.3SPI引脚——串行时钟（时序图）SCK奇数跳变沿驱动，偶数跳变沿采样12CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.3SPI引脚——串行时钟（时序图）SCK偶数跳变沿驱动，奇数跳变沿采样13CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例14CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.3SPI寄存器——控制寄存器SPIControlRegister1（SPICR1）-SPI控制寄存器1$00D8SPIControlRegister2（SPICR2）-SPI控制寄存器2$00D91=SPIInterruptEnabled0=SPIInterruptDisabled1=SPISYSTEMEnabled0=SPISYSTEMDisabled1=SPIISMASTER0=SPIISSLAVEDDRS7SSOEMASTERMODESLAVEMODE00SSINPUTSSINPUT(MODFEnabled)01GPINPUTSSINPUT10GPOUTPUTSSINPUT11SSOUTPUTSSINPUT1=SPILSBFIRST0=SPIMSBFIRST1=SPITransmitInterruptEnable0=SPITransmitInterruptDisabledSPISWAI=SPIStopinWaitMode1=HALTSSICLOCKWHENCPUINWAITMODEMODFEN-ModeFaultEnable0=ModeFaultDisabled1=ModeFaultEnabledBIDIROE-OutputEnableinBidirectionalmode0=OutputBufferDisabled1=OutputBufferEnabledSPIClockPolarityBitSPIClockPhaseBitSPC0=SerialPinControlBit01=半双工0=全双工15CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity练习：20M总线时钟，最大SPI波特率=?最小SPI波特率=?10.3.3SPI寄存器——波特率设置寄存器SPIBaudRateRegisters(SPIBR)-SPI波特率设置寄存器$00DA16CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.3SPI寄存器——状态寄存器SPIStatusRegister（SPISR）-SPI状态寄存器$00DBSPIF-SPI接收中断标志1=NewisreceivedintoSPIDRSPTEF-SPI发送缓存空中断标志MODF–主机模式错误标志1=SPIDataRegisterisEmpty1=SPIMasterwasselectedasSlave17CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.3SPI寄存器——数据寄存器SPIDataRegister(SPIDR=SPIDRH:SPIDRL)-SPI数据寄存器$00DC$00DD注:用户仅当SPI发送缓冲空标志置位时才能写入该寄存器.注:发送数据与接收数据共享同一个存储地址18CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例19CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.4SPI模块编程范例SPI模块编程方法①SPI初始化：先写SPI0BR，设定SPI波特率；再写控制寄存器SPI0CR1和SPI0CR2，设定时钟的极性、相位、SPI数据传输宽度、SPI工作模式、中断允许位，并使能SPI模块②SPI收发数据：通过查询SPI0SR中的状态位或采用中断方式，读写数据寄存器，完成数据收发。20CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.4SPI模块编程范例——SPI初始化//SPI初始化函数voidSPI_Init(){SPI0BR=0x44;//设定波特率SPI0CR1=0x5C;//关闭SPI中断，置SPI主机模式，使能SPI模块SPI0CR2=0x00;//数据传输宽度为8位，即一个字节}21CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.4SPI模块编程范例——SPI收发数据//SPI发送一个字节的函数//参数：send_data为待发送的1字节数据voidSPI_send_char(unsignedcharsend_data){while((SPI0SR&0x20)==0);SPI0DRL=send_data;}//SPI接收一个字节的函数//返回：接收的1字节数据unsignedcharSPI_rev_char(void){while((SPI0SR&0x80)==0);returnSPI0DRL;}22CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity本节提要10.3.1SPI概述10.3.2SPI模块工作原理10.3.3SPI模块寄存器10.3.4SPI模块编程范例10.3.5SPI模块应用实例23CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.5SPI模块应用实例实验9（P266）任务：(1)实现SPI输出，输出端接8位数字量显示电路，在红色LED小灯上显示01010101内容。(2)实现SPI输入，输入端接DIP开关，将输入在PORTB显示出来。(3)扩展内容采用中断方式实现上述内容利用SPI输出实现数码管显示DIP开关数字量通过SCI发送至PC显示双机通信24CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.5SPI模块应用实例——SPI输出电路任务(1)中连线如图所示，其中164的MR接PORTA0，164的输出Q0~Q7接位数字量输出显示电路L0~L7。(CP)PORTA025CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.5SPI模块应用实例——74HC164/74HCT16474HC164/74HCT164：8位边沿触发式移位寄存器，串入并出引脚说明数据通过DSA或DSB之一串行输入，任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入；主复位(MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。正电源14VCC输出10~13Q4~Q7主复位输入（低电平有效）9时钟输入（低电平到高电平边沿触发）8CP地（0V）7GND输出3~6Q0~Q3数据输入2DSB数据输入1DSA说明引脚符号真值表26CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.5SPI模块应用实例——SPI输入电路任务(2)中连线如图所示，其中165的PL接PORTA1PORTA1CPDS27CollegeofCommunicationEngineering,JilinUniversity10.3.6SPI模块应用实例——74HC165/74HCT16574HC164/74HCT164：8位边沿触发式移位寄存器，并入串出引脚说明正电源16VCC时钟使能输入（低电平有效）15并行数据输入11~14,3~6D0~D7串行数据输入10DS地（0V）8GND互补输出3时钟输入（低电平到高电平边沿触发）2CP异步负载输入（低电平有效）1说明引脚符号真值表28Collegeo