spi总线

SPI总线制作人:刘洪利上海电力学院2011.5.202SPI总线SPI总线是串行外围设备接口,是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线.SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线。SDO–主设备数据输出，从设备数据输入SDI–主设备数据输入，从设备数据输出SCLK–用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生CS–从设备使能信号，由主设备控制SPI接口是全双工、同步、串口、单主机。3SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都是输入信号。SPI接口在内部硬件实际上是个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。SPI从机的内部结构4SPI总线如果一个SPI从机没有被选中，他的数据输出端SDO将处于高阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。寻址：MOSI：Whenmaster,outline;whenslave,inlineMISO：Whenmaster,inline;whenslave,outline5SPI从机的内部结构SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）D7....D0D0....D76SPI总线SPI总线在一次数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机能够通信。并且，主机总是向从机发送一个字节数据，而从机也总是向主机发送一个字节数据。在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，当SPI接口上有多个SPI接口的单片机时，应区别其主从地位，在某一时刻只能由一个单片机为主器件。从器件只能在主机发命令时,才能接收或向主机传送数据。其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位(LSB）在SPI接口的一个缺点：没有应答机制确认是否接收到数据。如果只是进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反过来，如果主机要读取外设的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。7SPI总线SPI总线添加从器件：每个从器件需要一个单独的从选择信号。总信号数最终为n+3个，其中n是总线上从器件的数量。在SPI总线上添加新的从器件也不方便。对于额外添加的每个从器件，都需要一条新的从器件选择线8上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。9SPI总线的硬件接口电路10SPI接口的串行时钟芯片DS1302实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数；用于高速数据暂存的31×8RAM；简单的SPI三线串口；/RST引脚：复位兼片选，读/写操作时必须为高电平。11单片机与DS1302的接口12DS1302的内部结构13DS1302的工作原理单片机开始数据传送时，必须将DS1302的/RST置高，且把包含有地址和命令信息的8位数据发送给DS1302.数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；单片机对DS1302的读/写是命令字来初始化的。命令字格式：命令字节的D7必须为1，若D7=0,写保护；D6=0,表示存取日历时钟数据；D6=1,表示存取RAM数据.D5~D1指示操作单元的地址；D0=0,表示写；D0=1,表示读；14DS1302的寄存器1516数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；单字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字节引导，每次只传送1字节数据。单字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送写命令字节后，在接下来的8个sclk时钟的下降沿传送一字节数据。如果有更多的sclk周期，DS1302将会忽略。单字节读操作：单字节读操作每次需16个时钟，地址字节在前8个时钟周期的上升沿输入，而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。.DS1302输出的第一位数据是在命令字节最后一位的第一个下降沿处，如果有更多的sclk周期，DS1302将重新发送数据字节。17多字节操作多字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字节引导，然后对时钟寄存器的7个寄存器或31个RAM依次按顺序写入/读出。多字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送命令字节后，在接下来的8个sclk时钟的下降沿传送一字节数据,以次类推。多字节读操作：：单片机通过8个sclk下降沿传送命令字节后，在紧接着的的8个sclk时钟的下降沿DS1302传送一字节数据,以次类推。18特殊寄存器在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。命令字为BEH和BFH写保护寄存器：写保护寄存器命令字D7D6D5D4D3D2D1D08EH或8FHWP000,000019RAM单元命令字D7RAM/CKD5D4D3D2D1R/W0单元C0H或C1H1100,000R/W1单元C2H或C3H1100,001R/W2单元C4H或C5H1100,010R/W34........31单元C6H或C7H.C8H或C9H...............FCH或FDH.1100,011R/W1100,100R/W........1111,110R/W20程序举例：初始化日历寄存器片内RAM说明68H(秒)0101，00105267H(分)0011，01003466H（时）1965H（日）0164H（星期）周三63H（月）1062H（年）1161H（写保护寄存器）00h21单片机写一字节到DS1302：上升沿入，下降沿出WBYTE:(单片机将A中数据发送给DS1302)MOVR1,#08HSETBSCLKNOPLOOP1:CLRSCLKRRCA;低位在前MOVI/O,C；先把数据准备好，再上升沿SETBSCLK；上升沿入到DS1302DJNER1,LOOP1RET22DS1302的寄存器23多字节写模式MOV68H,#52H;把数据事先存到68H~61HMOV67H,#34HMOV66H,#19HMOV65H,#01HMOV64H,#03HMOV63H,#10HMOV62H,#11HMOV61H,#00HWRCR:CLRSCLKSETB/RSTMOVA,#8EH;写保护寄存器的命令字LCALLWBYTEMOVA,#00H;写保护寄存器的内容LCALLWBYTECLR/RST；中止传送24多字节写模式CLRSCLKSETB/RSTMOVA,#BEH;多字节写命令LCALLWBYTEMOVR0,#68HMOVR2,#08HLOOP:MOVA,@R0LCALLWBYTEDECR0DJNER2,LOOPCLRSCLKCLR/RST;停止传送RET25单片机单字节读:上升沿入，下降沿出RBYTE:MOVR1,#08HMOVA,#00HMOV@R0,ASETBSCLKNOPLOOP2:CLRSCLK;下降沿输出MOVA,@R0MOVC,I/ORRCAMOV@R0,ASETBSCLKDJNER1,LOOP2RET26多字节读模式将时钟日历寄存器的秒、分、时、日、星期、月、年以及写保护寄存器的内容分别存入单片机的6FH～68H单元RDCR：CLRSCLKSETB/RSTMOVA,#0BFH;多字节读命令LCALLWBYTEMOVR0,#6FHMOVR2,#08HLOOPR:LCALLRBYTEMOV@R0,ADECR0DJNER2,LOOPRCLRSCLKCLR/RST;停止传送RET27习题SPI总线的特点有哪些？SPI总线通常有________、____________、________、_______信号线组成。SPI在通信过程中，主机通过__________选择从机。SPI总线是_________(单主机或多主机)总线，是_________（同步或异步）28复习一、选择题（10题，共20分）二、填空（每空1分，共35分）三、综合题（45分）1简答题8分2简答8分3简答5分4程序填空7分5编程10分6简答6分29总结总线数据链路形式哪几根信号线单主or多主？信号电平如何寻址从器件仲裁机制同步？上拉电阻？例子及要点串口单片机双机通信的初始化IIC单片机对AT24C01的读写中数据格式Can单片机对SJA1000初始化1-wire单片机对DS18B20的读写SPI单片机对DS1302的读写30