STC单片机SPI原理及实现-SPI配置时序及应用

SPI配置、时序及应用主讲：李楠SPI配置模式1STC15系列单片机进行SPI通信时，通过SPEN位、SSIG位、SS引脚和MSTR位，控制其工作模式。SPENSSIGSS引脚/P1.2MSTR主/从模式MISO/P1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5功能0XP1.2/SSX禁止SPIMISOP1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5禁止SPI1000从模式输出输入输入选择作为从设备1010从模式，未选中高阻输入输入未被选中。MISO为高阻状态，以避免总线冲突1001->0从模式输出输入输入P1.2/SS配置为输入或准双向口，SSIG为0，如果将SS驱动为低，则选择作为从设备。当SS变为低电平时，将MSTR清零主从模式的选择SPI配置模式1SPENSSIGSS引脚/P1.2MSTR主/从模式MISO/P1.4MOSI/P1.3SCLK/P1.5功能1011主（空闲）输入高阻高阻当主机空闲时，MOSI和SCLK为高阻，以避免总线冲突。用户必须将SCLK上拉或者下拉，以避免SCLK处于悬空状态

主（活动）输入输出输出作为主机激活时，MOSI和SCLK为推挽输出11P1.2/SS0从模式输出输入输入

11P1.2/SS1主模式输入输出输出主从模式的选择主从模式注意事项2作为主设备时的注意事项当CPHA为0时，SSIG必须为0不能忽略SS引脚，SS引脚必须设置为低，并且在每个连续的串行字节发送完后必须重新设置为高电平。如果在SS低电平有效时，执行对SPDAT寄存器的写操作，将会导致出现一个写冲突错误。当CPHA为1时，SSIG可以置1可以忽略SS引脚。如果SSIG为0，在连续传输之间SS引脚保持低电平有效。这种方式适合具有单个固定主设备和单个固定从设备之间驱动MISO数据线的系统。主从模式注意事项2如果SPEN为1，SSIG为0且MSTR为1，则SPI为主模式。通过P2M1和P2M0寄存器（用于设备P2端口的输入/输出模式），将SS引脚配置为输入或者准双向模式。在该模式下，另外一个主设备可以将该引脚驱动为低，从而将该器件选择为SPI从设备，并向该从设备发送数据。为了避免总线冲突，SPI执行下面的行为：清零MSTR，并且变为从设备。同时，将MOSI和SCLK强制作为输入模式，而MISO作为输出模式。将SPSTAT寄存器的SPIF标志置为1。如果已经使能SPI中断，则产生SPI中断。主从模式注意事项2在SPI中，总是由主设备发起数据传输过程。如果使能SPI，并将其设置为主设备，主设备对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0.5~1个SPI比特位时间后，在MOSI引脚上将出现数据。作为从设备时的注意事项传输完一个字节后，停止SPI时钟，将SPIF标志置1，并产生一个中断。主设备和从设备CPU的两个移位寄存器可以看作是一个16位的循环移位寄存器。当数据从主设备移位传输到从设备的同时，数据以反方向从从设备移位传输到主设备。也就是，在一个移位周期过程中，主设备和从设备相互交换数据。主从模式注意事项2SPI在发送数据时，为单级缓冲方式；而在接收数据时，为双缓冲方式。如果在发送数据的过程中，向移位寄存器写数据，则将WCOL位置1表示数据冲突在这种情况下，继续发送完当前的传输的数据，但是新写入的数据丢失。

由于主设备拥有数据传输的控制能力,因此主设备发生写冲突的情况是比较少见的但是，从设备有可能发生写冲突。这是因为当主设备启动数据传输时，从设备无法控制数据的传输过程。写冲突当从设备接收到数据时，将接收到的数据发送到一个并行读数据缓冲区。这样，就释放了移位寄存器用于接收下一个数据。必须在下一个字符完全移入之前从数据寄存器中读出接收到的数据。否则，将丢失前一个数据。SPI模块配置及时序3CPHA为0时主模式数据传输时序图通过时钟相位控制位CPHA，允许用户设置采样和改变数据的时钟边沿。此外，时钟极性比特控制位CPOL，允许用户设置时钟的极性。

CPHA为0时从模式数据传输时序图SPI模块时序3SPI模块配置及时序3

CPHA为1时主模式数据传输时序图

CPHA为1时从模式数据传输时序图SPI接口的编程要点4SPI接口的使用包括SPI接口的初始化程序和SPI中断服务程序的编写。SPI接口的初始化包括以下几个方面：①通过SPI控制寄存器SPCTL设置：SS引脚的控制、SPI使能、数据传送的位顺序、设置为主机或从机、SPI时钟极性、SPI时钟相位、SPI时钟选择。②清零寄存器SPSTAT中的标志位SPIF和WCOL（向这两个标志位写1即可清零）。③开放SPI中断（IE2中的ESPI=1，IE2寄存器不能位寻址，可以使用“或”指令）及总中断(IE中的EA=1)。在中断服务程序中首先需要将标志位SPIF和WCOL清零，因为SPl中断标志不会自动清除。SPI通讯应用——两台单片机间通讯5任务:电脑每向主单片机发送一个字节数据，主单片机的RS232串口每收到一个字节就立刻将收到的字节通过SPl口发送到从单片机中；从单片机收到这个数据后，通过SPI口送回主单片机；主单片机收到从单片机发回的一个字节，再把收到的这个字节通过RS232口发送到电脑。可以使用串口助手观察结果。SPI通讯应用——两台单片机间通讯5主单片机程序:#include"stc15w4k58s4.h"#defineFOSC18432000L#defineBAUD(256-FOSC/32/115200)

#defineSPEN0x40//SPCTL.6#defineMSTR0x10//SPCTL.4#defineSPIF0x80#defineWCOL0x40#defineESPI0x02//IE2.1

sbitSPISS=P1^1;/SPI从机选择口,连接到其它MCU的SS口SPI通讯应用——两台单片机间通讯5voidInitUart()/*************串口初始化函数******************/{SCON=0x5a;//设置串口为8位可变波特率T2L=0xd8;//设置波特率重装值T2H=0xff;//115200bps(65536-18432000/4/115200)AUXR=0x14;//T2为1T模式,并启动定时器2AUXR|=0x01;//选择定时器2为串口1的波特率发生器}/*******串口发送函数*****/voidSendUart(unsignedchardat){while(!TI);//等待发送完成TI=0;//清除发送标志SBUF=dat;//发送串口数据}/******串口接收函数******/unsignedcharRecvUart(){while(!RI);//等待串口数据接收完成RI=0;//清除接收标志returnSBUF;//返回串口数据}SPI通讯应用——两台单片机间通讯5voidInitSPI()/*************SPI初始化函数******************/{SPDAT=0;//初始化SPI数据

SPSTAT=SPIF|WCOL;//清除SPI状态位

SPCTL=SPEN|MSTR;//主机模式}/*************SPI中断函数******************/voidspi_isr()interrupt9//SPI中断服务程序9(004BH){SPSTAT=SPIF|WCOL//清除SPI状态位SPISS=1;//拉高从机的SSSendUart(SPDAT);//返回SPI数据}SPI通讯应用——两台单片机间通讯5voidmain()/**************主函数******************/{InitUart();//初始化串口

InitSPI();//初始化SPIIE2