SPI接口及应用【直接拿去演讲吧】

SPI接口及应用

SPI接口及应用1、LED数码管显示原理2、同步串行接口SPI3、SPI接口芯片－MAX72194、MAX7219—数码管显示应用ABCDEFGDpABCDEFGDpabcdefgdpD0D1D2D3D4D5D6D7ＬＥＤ工作原理§12.2字符显示技术ABCDEFGDpabcdefgdpD0D1D2D3D4D5D6D7D7D6D5D4D3D2D1D0数dpgfedcba编码

0001111110x3f1000001100x06010110110x5b010011110x4f011001100x66011000100x62011111010x7d000001110x07011111110x7f011011110x6fA011101110x77B011111000x7cC001110010x39D010111100x57E011110010x79F011100010x71-010000000X40字符编码COM动态扫描显示PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PD7PD6PD5PD4ATmega16显示程序设计#include<mega16.h>#include<delay.h>charz_biao[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}//字形表charledbuff[]={1,0,1,2,3}//其中第一个数是当前显示位，后面４个数依次显示在４个位上voiddisplay(){if(ledbuff[0]==1){PORTB=z_biao[ledbuff[1]];PORTD=0X7F;}elseif(ledbuff[0]==2){PORTB=z_biao[ledbuff[2]];PORTD=0XBF;}elseif(ledbuff[0]==3){PORTB=z_biao[ledbuff[3]];PORTD=0XDF;}elseif(ledbuff[0]==4){PORTB=z_biao[ledbuff[4]];PORTB=0XEF;}ledbuff[0]++;if(led[0]>4)ledbuff[0]=1;}voidmain(){intx=7645;DDRB=0XFF;DDRD=0XFF;//显示x的值ledbuff[0]=1;ledbuff[1]=x/1000%10;ledbuff[2]=x/100%10;ledbuff[3]=x/10%10;ledbuff[4]=x%10;while(i--){display();delay_ms(1);

}}SPI接口的全称"SerialPeripheralInterface"意为串行外围接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口一种同步串行外设接口，有信号线少、协议简单、传输速度快的特点，因此有不少外围器件都采用SPI总线，如FlashRAM、A/D转换器、LED显示器、MCU以及计算机网络等。MCU中的SPI接口通过配置可与各个厂家生产的多种标准外围器件直接连接。

8.1SPI原理

SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可到达几Mbps。

SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：

〔1〕MOSI－主器件数据输出,从器件数据输入

〔2〕MISO－主器件数据输入,从器件数据输出

〔3〕SCLK－时钟信号,由主器件产生

〔4〕/SS

－从器件使能信号,由主器件控制

SPI接口原理

SPI8位移位存放器MSBLSB主机SPI8位移位存放器MSBLSB从机MISOMISOMOSIMOSISPI时钟发生器SCKSCK/SS/SSVCC图8-1SPI主/从CPU内部连接主/从CPU的SPI数据传输ATMEGA16SPI引脚配置当SPI被设置成允许时，MOSI〔PB5〕、MISO〔PB6〕、SCK〔PB7〕和/SS〔PB4〕引脚的数据方向，按表8-1中来配置。引脚方向（主SPI）方向（从SPI）MOSI（PB5）（用户定义）输出输入MISO（PB6）输入（用户定义）输出SCK（PB7）（用户定义）输出输入/SS（PB4）（用户定义）输出输入8.1.2/SS引脚功能当SPI被配置为主机时〔SPI控制存放器SPCR的MSTR位置1〕，用户可以决定/SS引脚的方向。假设/SS引脚被设置为输出，该引脚将作为通用输出口，而不影响SPI系统〔通常用于驱动从机的/SS引脚〕；如果/SS被设置为输入，那么/SS必须保持为高电平来保证主机SPI的操作。如果在主机模式下，/SS引脚为输入，而且被外设电路置低，那么该系统认为另外的主机选择该SPI为它的从机并开始对它传递数据。因此，在主机模式下使用中断方式来驱动SPI发送时，存在/SS被置低的可能。因此在中断程序中，应随时检查MSTR位是否为“1”，一旦发现MSTR位被从机清“0”，那么必须由用户再次将其置位，以恢复SPI的主机方式。当SPI被配置为从机时，/SS总是作为输入口。当/SS被外部置低时，SPI功能被激活，MISO变为输出口〔如果被用户配置为输出口时〕，而其他成为输入。如果/SS被置“1”后，所有相关引脚都为输入口，同时SPI处于禁止状态不接收任何数据。8.1.3与SPI接口相关的存放器SPI控制存放器——SPCRSPIESPEDORDMSTRCPOLCPHASPR1SPR0位7〔SPIE〕：SPI中断使能位6〔SPE〕：SPI使能当该位置1时，SPI功能被激活。要使能SPI的任何操作，必须设置该位。位5〔DORD〕：数据移出顺序当DORD=1时，数据传送的顺序为LSB〔低位〕被首先传送；当DORD=0时，数据的MSB〔高位〕被首先传送。位4〔MSTR〕：主/从机选择当MSTR=1时，选择主机SPI模式；MSTR=0时，选择从机SPI模式。位3〔CPOL〕：时钟〔SCK〕极性选择当该位被设置为“1”时，SCK在闲置时是高电平；当CPOL为“0”时，SCK在闲置时是低电平。位2〔CPHA〕：时钟〔SCK〕相位选择CPHA位的设置决定了串行数据的锁存采样是在SCK时钟的前沿还是在SCK时钟的后沿。位1、0〔SPR1、SPR0〕：时钟速率选择位SPI状态存放器——SPSRSPIFWCOL——————————SPI2X位7〔SPIF〕：SPI中断标志位当串行传送完成时SPIF位被置“1”，且假设SPCR中的SPIE=1、全局中断使能位I=1，那么产生中断。如果/SS被设置为输入且在SPI是主机模式时被外部拉低，此时将设置SPIF标志。SPIF标志位的属性为只读，清零SPIF有两种方式： 硬件方式。MCU响应SPI中断，转入相应中断程序的同时，SPIF位由硬件自动清“0”。 软件方式。先读取SPI状态存放器SPSR〔读SPSR的操作将会自动去除SPIF位〕，紧接着对SPI数据存放器SPDR的操作处理。位6〔WCOL〕：写冲突标志位如果在SPI接口的数据传送过程中，对SPI的数据存储器SPDR写入数据，将会置位WCOL。清零WCOL标志只能通过软件方式：先读取SPI状态存放器SPSR〔读SPSR的操作将会自动去除SPIF位和WCOL位〕，然后再进行对SPI数据存放器SPDR的操作处理。位5、4、3、2、1：保存在ATmage16中，这几位保存，读出为“0”。位0〔SPI2X〕：倍速SPISPI数据存放器——SPDRMSBLSB76543210SPI数据存放器可以读/写的存放器，其内容是移位存放器之间传送的数据。写数据到SPDR是初始化数据传送，而读SPDR存放器时，读到的是移位存放器接收缓冲区中的值。CVAVRSPI初始化设置返回123456789101112131415161718192021222324CLKSEGASEGFSEGBSEGGISETV+SEGCSEGESEGDPSEGDDOUTDINDIG0DIG4GNDDIG6DIG2DIG3DIG7GNDDIG5DIG1LOAD图8-2MAX7219引脚图8.2.17219显示控制芯片MAX7219引脚及功能

引脚名称功能1DIN串行数据输入，在CLK的上升沿，移入内部移位寄存器4，9GND地线，两个地引脚必须连在一起13CLK时钟输入，最高频率10MHz，在CLK的上升沿，移入内部16位移位寄存器中；在CLK的下降沿，数据从OUT输出12LOAD数据装载，输入，在LOAD上升沿，移位寄存器接收的数据被锁存2，3，5—8，10，11DIG0—DIG78位数字驱动线，输出，它从显示器吸入电流14—17，20—23SEGA—SEGG，SEGDPLED七段码和小数点驱动器，供给LED电流18ISET在ISET与V+之间接RSET电阻，建立LED峰值段电流19V+电源输入端24DOUT串行数据输出，DIN数据16，5个CLK周期后出现在DOUT端MAX7219工作原理

MAX7219采用串行接收数据，在传送的串行数据中包含有RAM的地址。按照时序要求，单片机将16位二进制数逐位发送到DIN端，在CLK上升沿到来之前DIN必须有效，在CLK的每个上升沿，DIN被串行逐位移入MAX7219内部的16位串行存放器中。设最先移入的数据是D15，最后移入的数据是D0，那么数据格式如下：显示数据或控制字RAM或SFR地址D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0MAX7219内部显示RAM及SFR⑴显示RAM〔地址：*1—*8〕接到DIG0引脚的显示器显示地址为*1H的RAM中的数据，接到DIG1引脚的显示器显示地址为*2H的RAM中的数据，如此类推。⑵译码方式存放器〔地址：*9H〕该存放器的8位二进制数的各位值分别控制着8个LED显示的译码方式。当该位为1时选择相应的显示位位BCD码模式，为0时选择不译码。小数点不译码，它由显示数据的D7位控制，D7=1时小数点亮，D7=0时小数点不亮。MAX7219内部显示RAM及SFR⑶扫描界限存放器〔地址：*BH〕该存放器的D0—D3位数据设定值为0—7H。设定值表示显示器动态扫描个数为1—8。⑷停机存放器〔地址：*CH〕该存放器的D0=0时，MAX7219处于停机状态；当D0=1时，处于正常工作状态。⑸显示测试存放器〔地址：*FH〕当该存放器的D0=0时，MAX7219按设定模式正常工作；当D0=1时，处于测试状态，在测试状态下，不管MAX7219处于什么模式，全部LED将按最大亮度接通显示。MAX7219内部显示RAM及SFR⑹亮度存放器〔地址：*AH〕及亮度的调节与控制LED的亮度可通过硬件和软件两种方式调节或控制。硬件调节在V+和ISET之间外接电阻RSET，可控制LED段电流，到达硬件调节LED亮度的目的。LED亮度的程控亮度存放器中的D0—D3位可以控制LED显示器的亮度。该存放器可按其地址方便地写入，从而实现亮度的程控。方法是：D0—D3控制内部的脉宽调制器〔DAC〕的占空比来控制LED段电流的平均值，以到达控制亮度的目的。当亮度存放器D0—D3位从0变化到0FH时，DAC的占空比从1/32变化到31/32，共16个控制等级，每级变化2/32。⑺MAX7219级联在实际应用中MAX7219可以级联，即前一片的DOUT可接到后一片的DIN上，各片的CLK、LOAD分别并接。与单片机接口时，只需3根控制线即可进行多片MAX7219的控制。数据传送与装载方法同单片MAX7219时相似，所不同的是当N片级联时，各片MAX7219共接收到N×16位数据后再将LOAD由低变高，从而实现N片MAX7219同时装载数据。返回8.2.3应用课题——MAX7219的控制显示1.接口原理框图8位LED显示器LOADCLKDINPB5PB7PB4/SSSCKMOSI12131MAX7219ATmega16图8-3ATmega16与MAX7219的接口原理图在图8-3中，将ATmega16单片机SPI的串行数据输出MOSI〔PB5引脚〕与MAX7219的数据输入线DIN相连，作为数据传送线；将SPI的同步传送时钟SCK〔PB7引脚〕与MAX7219的时钟输入线CLK相连，作为同步时钟信号；SPI的/SS线〔PB4引脚〕作输出与MAX7219的数据转载线LOAD相连，作为数据发送、数据接收的控制线。程序范例SPI的数据传送采用查询方式，整个传送过程设计成一子函数spi_xie(i,j)；i为存储器地址，j为传送的数据。MAX7219芯片需初始化，初始化过程亦用一子函数spi_7219c()。多参数显示函数xunce(charbianhao,intcanshu,chardianwei)。用文件spi_7219.c保存以下程序：#include"io.h"#defineucharunsignedcharvoidspi_xie(uchari,ucharj){DDRB=0xBF;//选通7219SPCR=0x5e;//SPI设置PORTB=PORTB&0xEF; //load_7219=0;SPDR=i;while(bit_is_clear(SPSR,7)); //等待SPI发送完SPDR=j;while(bit_is_clear(SPSR,7))