微控制器原理及应用：第07章 串行外设接口

1、第七章 串行外设接口串行外设基本知识SPI的寄存器SPI的基本编程方法第七章 串行外设接口串行外设基本知识SPI的寄存器SPI的基本编程方法MC68HC90GP32串行外设接口同步串行外设接口（SPI）：实现MCU与外围设备的串行通信，由同步时钟脉冲控制数据的传输，其速度一般比SCI方式快。利用SPI可以实现与具有SPI接口的芯片进行直接接口，即进行MCU的外设扩展。通信过程中，控制数据传输的设备称为主机（master），另外的设备称为从机（slave），完成传输过程。MCU必须工作在主机方式，外设处于从机方式。SS引脚: 从机选择（Slave Select）MISO引脚: 主出从入（Mast

2、er In Slave Out）MOSI引脚: 主入从出（Master Out Slave In）SPSCK引脚: SPI串行时钟（SPI Serial Clock）SPI接口VDDAD/VREFH(ADC)MC68HC908GP32 VDDA(PLL) VSSA(PLL)CGMXFC(PLL) OSC2 OSC1 RST PTC0 PTC1 PTC2 PTC3 PTC4 PTE0/TXD PTE1/RXD IRQ PTD0/SS PTD1/MISO PTD2/MOSI PTD3/SPSCK VSS VDDPTA7/KBD7PTA6/KBD6PTA5/KBD5PTA4/KBD4PTA3/KBD

3、3PTA2/KBD2PTA1/KBD1PTA0/KBD0VSSAD/VREFL(ADC)MC68HC908GP32 40 39 38 37 36 35 34 33 32 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21PTB7/AD7PTB6/AD6PTB5/AD5PTB4/AD4PTB3/AD3PTB2/AD2PTB1/AD1PTB0/AD0PTD5/T1CH1PTD4/T1CH0从机选择低电平有效SPI串行时钟、主机输出、从机输入主机选择高电平有效SPI工作原理SPI移位寄存器SPI移位寄存器数据寄存器数据寄存器SSSSVDDSPSC

4、KMOSIMISO主机从机7654321076543210CPU向发送移位寄存器写入数据时，如移位寄存器空，则该字节立即传送到移位寄存器，由串行时钟SPSCK控制从MOSI串行输出至从机，置位SPI空标志(SPTE)。同时从机来的数据从MISO引脚串行输入，接收完成后，置位接收器满标志(SPRF)，并将数据从移位寄存器送接收数据寄存器。SPI工作原理将主、从机的8位移位寄存器看成一个16位环形移位寄存器SPI内部结构框图数据发送寄存器 内部总线来自SIM的CGMOUT2分频2移位寄存器时钟选择数据接收寄存器时钟逻辑引脚控制逻辑MS 保留 发送中断请求 保留 接收器出错中断请求SPI控制MISO

5、MOSISPSCKSS832128时钟分频器SPI内部结构框图第七章 串行外设接口串行外设基本知识SPI的寄存器SPI的基本编程方法SPI 的寄存器R7R6R5R4R3R2R1R0T7T6T5T4T3T2T1T0读：写：SPI数据寄存器 SPDR 地址：$0012复位： 不 受 影 响 7 6 5 4 3 2 1 0 R7/T7 - R0/T0 接收/发送数据位对SPDR读操作：读取只读接收数据位, R7:R0对SPDR写操作：写入数据是发送数据位, T7:T0SPDRSPCRSPSCR地址寄存器说明$0011SPSCRSPI 状态控制寄存器$0012SPDRSPI 数据寄存器$0010SPC

6、RSPI 控制寄存器SPI控制寄存器SPCRSPRIEDMASSPMSTRCPOLCPHASPWOMSPESPTIE读：写：SPI控制寄存器 SPCR 地址：$0010SPI接收中断允许位：1 =允许中断 0 =禁止DMA选择位：本CPU无DMA功能复位： 0 0 1 0 1 0 0 0 时钟相位位：控制串行时钟与数据间的时间关系时钟极性选择位：1 = SPSCK空闲为高电平 0 = 低电平发送中断允许位：1允许 0=禁止SPI允许位：1允许 0=禁止SPI“线或”模式位：1SPSCK、MOSI和MISO引脚无上拉电阻0=上拉方式SPI主机位：1 =主机 0 =从机SPCRSPSCRSPDRC

7、PHA/SS时序CPHA/SS 时序主机 SS从机 SSCPHA=0从机 SSCPHA=1MISO/MOSISPI状态控制寄存器SPSCRSPRFERRIEOVRFMODFSPTEMODFENSPR1SPR0读：写：SPI状态控制寄存器 SPSCR 地址：$0011SPI接收器满标志位：1 =接收数据寄存器满，读出数据后自动清零；0=寄存器空“出错中断”允许位：1 =允许MODF和OVRF出错中断 0 =禁止复位： 0 0 0 0 1 0 0 0 SPI“发送器”空标志位：1发送寄存器空 0=不空“方式错”标志位：1 = SS引脚发生不正常电平 0 =SS引脚电平正常SPI波特率选择位：“方式

8、错标志”允许位：溢出标志位：1 = 数据接收时发生溢出 0=未溢出SPCRSPSCRSPDRSPI状态控制寄存器SPSCRSPRFERRIEOVRFMODFSPTEMODFENSPR1SPR0读：写：SPI状态控制寄存器1 SPSCR 地址：$0011复位： 0 0 0 0 1 0 0 0 SPCRSPSCRSPDR7 6 5 4 3 2 1 0SPI发送结束标志位：处理器和外设间的数据传送过程中，数据从发送数据寄存器进入移位寄存器中，SPTE将置1以通知发送结束。SPTE=1后，只要向数据寄存器写入新数据，SPTE就自动清01=发送寄存器空0=发送寄存器未空溢出标志位：当接收数据寄存器中的数

9、据还未被读取时，如果有新的数据进入移位寄存器，OVRF被置1。OVRF=1后，程序里读一次SPSCR寄存器，再读一次数据接收器后，OVRF位自动清零。1=溢出 0=未溢出错误中断允许位：1=允许MODF和OVER产生CPU中断请求0=禁止MODF和OVER产生CPU中断请求SPRF接收器满标志：SPRF为SPI接收结束位。当处理器和外设之间的数据传送结束后，数据从移位寄存器进入接收数据寄存器钟，处理器置位SPRF=1,表示数据接收就绪可以取出。在SPRF=1时读出SPSCR，再读SPI数据寄存器SPDR(取数据)，SPRF自动清0，表示此时SPDR数据不再可用SPRF=1时，如允许中断，可产生

10、SPI中断。模式设置错误标志位：当MODFEN=1,且SS引脚信号与SPI当前工作方式(主/从)不符时，即设为从机,SS却为1，或设为主机，SS却为低时，MODF将置1。这时程序里读一次SPSCR寄存器，再对SPCR作写操作，MODF自动清01=SS引脚逻辑电平错误0=SS引脚电平正确。模式设置错误检测允许位：MODFE用于允许或禁止MODF标志的置1。如MODF已被置1，将MODFEN清0并不会使MODF也被清零，对主机而言，如MODFEN位0，SS引脚就可以用作普通的I/O引脚1=允许MODF标志置10=禁止MODF标志置1波特率选择位：在主机模式下，SPR1和SPR0控制串行时钟SPSC

11、K频率。从机模式下这两位无意义。计算公式为 波特率= CGMOUT2BDSPR1 SPR0 BD 0 0 2 0 1 8 1 0 32 1 1 128 第七章 串行外设接口串行外设基本知识SPI的寄存器SPI的基本编程方法 初始化的基本编程方法（1）写控制字到SPCR LDA #%00100010 ;不产生接收/发送中断，主机方式，时 钟空闲低电平，时钟相位为0，SPI允许 STA SPCR（2）写控制字到SPSCR LDA #%00000001 ;8分频 STA SPSCR发送/接收数据STA SPDR;待发送的数据送入SPDRNOPNOPBRCLR 3, SPSCR, * ;等待发送完毕，

12、即位3为1 ;发送完毕BRCLR 7, SPSCR, * ;等待接收器满，即位7为1LDA SPDR发送/接收的基本编程方法 MOV #%00100010,SPCR ;不产生中断，主机方式 ;时钟极性：空闲低电平 ;时钟相位： ;各引脚普通输出 ;开放SPI MOV #%00000001,SPSCR ;8分频 STA SPDR BRCLR 3,SPSCR,* BRCLR 7,SPSCR,* LDA SPDR BRA *SPRIEDMASSPMSTRCPOLCPHASPWOMSPESPTIE00101000SPCR$0010SPRFERRIEOVRFMODESPTEMODFENSPR1SPR000001000SPSCR $0011SPR1SPR0分频系数002018103211128SCI与SPI的比较共同点：串行通信方式；寄存器控制；通过移位寄存器发送与接收数据；数据寄存器（物理上独立的两个8位寄存器， 共用一个地址）；中断与查询方式发送与接收。 SCI异步、SPI同步； 通信速率不同：SCI一般不超过几十kbps，而SPI最高可达3Mbps； SPI可以不间断发送/接收数据，无开始位与停止位； SCI是一类异步串行通信接口，不是标准，常用的异步串行通信标准有：RS2