STC15F2K60S2系列单片机 SPI接口课件

作者丁向荣单片微机原理与接口技术第12章STC15F2K60S2单片机的SPI接口

12.1SPI接口的结构

12.2SPI接口的特殊功能寄存器12.3SPI接口的数据通信12.4SPI接口的应用举例

12.1SPI接口的结构

12.1.1SPI接口的结构1．SPI接口简介STC15F2K60S2单片机集成了串行外设接口（SPI，SerialPeripheralInterface）。SPI接口既可以和其他微处理器通信，也可以与具有SPI兼容接口的器件（如存储器、A／D转换器、D／A转换器、LED或LCD驱动器等）进行同步通信。SPI接口有两种操作模式：主模式和从模式。在主模式支持高达3Mbps的速率；从模式时速度无法太快．速度在fSYS/4以内较好。此外，SPI接口还具有传输完成标志和写冲突标志保护功能。返回目录12.1SPI接口的结构

12.1.1SPI接口的结构2．SPI接口的结构STC15F2K60S2单片机SPI接口功能方框图如图12.1所示。返回目录12.1SPI接口的结构

12.1.1SPI接口的结构

3．SPI接口的信号

MOSI（MasterOutSlaveIn，主出从入）：主器件的输出和从器件的输人，用于主器件到从器件的串行数据传输。根据SPI规范，多个从机共享一根MOSI信号线。在时钟边界的前半周期，主机将数据放在MOSI信号线上，从机在该边界处获取该数据。

MISO（MasterInSlaveOut，主入从出）：从器件的输出和主器件的输入，用于实现从器件到主器件的数据传输。SPI规范中，一个主机可连接多个从机，因此，主机的MISO信号线会连接到多个从机上，或者说，多个从机共享一根MISO信号线。当主机与一个从机通信时．其他从机应将其MISO引脚驱动置为高阻状态。返回目录12.1SPI接口的结构

12.1.1SPI接口的结构

3．SPI接口的信号

SCLK（SPIClock，串行时钟信号）：串行时钟信号是主器件的输出和从器件的输入，用于同步主器件和从器件之间在MOSI和MISO线上的串行数据传输。当主器件启动一次数据传输时，自动产生8个SCLK时钟周期信号给从机。在SCLK的每个跳变处（上升沿或下降沿）移出一位数据。所以，一次数据传输可以传输一个字节的数据。

/SS（SlaveSelect，从机选择信号）：这是一个输入信号，主器件用它来选择处于从模式的SPI模块。主模式和从模式下，/SS的使用方法不同。在主模式下，SPI接口只能有一个主机，不存在主机选择问题。在该模式下/SS不是必需的。主模式下通常将主机的/SS引脚通过l0kΩ的电阻上拉高电平。每一个从机的/SS接主机的I／O口，由主机控制电平高低．以便主机选择从机。在从模式下，不论发送还是接收，/SS信号必须有效。因此，在一次数据传输开始之前必须将/SS拉为低电平。SPI主机可以使用I／O口选择一个SPI器件作为当前的从机。返回目录12.2SPI接口的特殊功能寄存器

1．SPI控制寄存器SPCTL

返回目录12.2SPI接口的特殊功能寄存器2.SPI状态寄存器SPSATA

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3.SPI数据寄存器SPDATSPDAT数据寄存器的地址是CFH，用于保存通信数据字节。4.与SPI中断管理有关的控制位SPI中断允许控制位ESPI：位于IE2寄存器的B1位。“1”允许，“0”禁止。SPI中断优先级控制位PSPI：PSPI位于IP2的B1位。利用PSPI可以将SPI中断设置为2个优先等级。12.3SPI接口的数据通信

1.SPI接口的数据通信方式（1）单主机－单从机方式单主机－单从机方式的连接如图12.2所示。返回目录12.3SPI接口的数据通信

1.SPI接口的数据通信方式（2）双器件方式双器件方式也称为互为主/从方式，连接方式如图12.3所示。返回目录12.3SPI接口的数据通信

1.SPI接口的数据通信方式

（3）单主机多从机方式单主机－多从机方式的连接如图12.4所示。返回目录12.3SPI接口的数据通信

2.SPI接口的数据通信过程

作为从机时，若（CPHA）＝0，则SSIG必须为0，/SS引脚必须取反并且在每个连续的串行字节之间重新设置为高电平。如果SPDAT寄存器在/SS有效（低电平）时执行写操作，那么将导致一个写冲突错误，WCOL标志被置1。（CPHA）＝0且（SSIG）＝0时的操作未定义。当（CPHA）＝l时，SSIG可以为1或0。如果（SSIG）＝0，则/SS引脚可在连续传输之间保持有效（即一直为低电平）。当系统中只有一个SPI主机和一个SPI从机时，这是首选配置。在SPI中，传输总是由主机启动的。如果SPI使能（SPEN为1），主机对SPI数据寄存器的写操作将启动SPI时钟发生器和数据的传输。在数据写入SPDAT之后的半个到一个SPI位时间后，数据将出现在MOSI引脚。

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3．通过/SS改变模式

作为从机时，若（CPHA）＝0，则SSIG必须为0，/SS引脚必须取反并且在每个连续的串行字节之间重新设置为高电平。如果SPDAT寄存器在/SS有效（低电平）时执行写操作，那么将导致一个写冲突错误，WCOL标志被置1。（CPHA）＝0且（SSIG）＝0时的操作未定义。当（CPHA）＝l时，SSIG可以为1或0。如果（SSIG）＝0，则/SS引脚可在连续传输之间保持有效（即一直为低电平）。当系统中只有一个SPI主机和一个SPI从机时，这是首选配置。在SPI中，传输总是由主机启动的。如果SPI使能（SPEN为1），主机对SPI数据寄存器的写操作将启动SPI时钟发生器和数据的传输。在数据写入SPDAT之后的半个到一个SPI位时间后，数据将出现在MOSI引脚。

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3．通过/SS改变模式

如果（SPEN）＝1、（SSIG）＝0且（MSTR）＝1，则SPI使能为主机模式。/SS引脚可配置为输入或准双向模式。这种情况下，另外一个主机可将该引脚驱动为低电平，从而将该器件选择为SPI从机并向其发送数据。为了避免争夺总线，SPI系统执行以下动作：①MSTR清零，强迫SPI就变成从机。MOSI和SCLK强制变为输入模式，而MISO则变为输出模式。②SPSTAT的SPIF标志位置位。如果SPI中断已被允许，则向CPU申请中断。用户程序必须一直对MSTR位进行检测，如果该位被一个从机选择所清零而用户想继续将SPI作为主机，就必须重新置位MSTR；否则，进入从机模式。返回目录12.3SPI接口的数据通信

4．SPI中断如果允许SPI中断，发生SPI中断时，CPU就会跳转到中断服务程序的入口地址004BH处执行中断服务程序。注意，在中断服务程序中，必须把SPI中断请求标志清零（通过写1实现）。

5．写冲突SPI在发送时为单缓冲，在接收时为双缓冲。这样在前一次发送尚未完成之前，不能将新的数据写入移位寄存器。当发送过程中对数据寄存器进行写操作时，WCOL位将置位以指示数据冲突。在这种情况下，当前发送的数据继续发送，而新写入的数据将丢失。返回目录12.3SPI接口的数据通信

6．数据格式

时钟相位控制位CPHA用于设置采样和改变数据的时钟边沿，时钟极性控制位CPOL用于设置时钟极性。对于不同的CPHA，主机和从机对应的数据格式如图12.5～图12.8所示。返回目录12.3SPI接口的数据通信

6．数据格式

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6．数据格式

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6．数据格式

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6．数据格式

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