SPI总线在ZigBee网络中的应用

SPI总线在ZigBee网络中的应用报告人：何普生时间：2012-12-24SPI接口介绍系统设计及实现软件需求分析总结SPI接口介绍SPI接口简介SPI硬件结构SPI总线时序SPI总线应用注意

SPI接口简介数据通信常用的传输方式有串行和并行，并行方式速率快，但需要的信号线多，相比较而言，串行速率虽慢，但是需要更少的信号线，所以广泛应用于低速数据传输，在系统中常用的接口中串行方式的有：I２C、SPI(串行外设接口)、UART(通用异步接收/发送接口)、SPORT(串行口)和USB(通用串行设备)，并行方式的有PPI(并行外设接口)等。SPI接口的全称是“SerialPeripheralInterface”，意为串行外设接口，是由Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的，SPI总线是一种同步串行外设接口协议的总线，具有标准的传输协议，而且速度快，能够同时收发。

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，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可到达几十Mbps。主要应用在数据信号处理器、数据信号解码器、存储器〔如静态RAM、E2PROM和FlashEPROM等〕、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟〔RTC〕、显示驱动器件〔如LED显示驱动器件和LCD显示驱动器〕等等。

SPI接口是以主从方式工作的，此模式通常有一个主器件和一个或多个从器件，并且同一时间内总线上只能有一个主器件，可支持多SPI兼容设备的通信，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(也称为片选信号，常由I/O口作为片选)。SCLK用于同步主器件和从器件之间在MISO和MOSI线上的串行数据传输，决定传输的速率，由主器件输出。单主机--多从机模式多主机--多从机模式

SPI硬件结构片选信号常由Ｉ／Ｏ口生成未被选中是为高阻状态

SPI总线可在软件的控制下构成各种简单的或复杂的系统,如:1个主MCU和几个从MCU;几个从MCU相互连接构成多主机系统(分布式系统);1个主MCU和1个或几个从I/O设备。在大多数应用场合中,使用1个MCU作为主机,它控制数据向1个或几个从外围器件的传送。从器件只能在主机发命令时才能接收或向主机传送数。SPI内部硬件结构框图全双工：在接收数据的同时也在发送数据〔即使另一端没有发送数据〕通过存储器映射通过存储器映射

SPI总线时序SPI具有如下两种工作模式：·主控模式：收发始终在SCK信号作用下，发送操作是由向SPIxBUF中写数据而触发〔当有欲发送的数据时才会产生移位时钟脉冲〕。·从动模式：该模式下，在外部时钟脉冲出现在SCK引脚时发送和接收数据，并且/SS信号必须有效，假设无效，数据的发送无法进行并且输入的数据视为无效。CKPOL—SPIClockPolarityBit〔极性〕1=Active-lowclocksselected.InidlestateSCKishigh.低电平有效0=Active-highclocksselected.InidlestateSCKislow.高电平有效CKPHA—SPIClockPhaseBit〔相位〕1=Samplingofdataoccursatevenedges(2,4,6,...,16)oftheSCKclock前沿输出，后沿采样0=Samplingofdataoccursatoddedges(1,3,5,...,15)oftheSCKclock前沿采样，后沿输出采样输出SPI总线应用注意１〕SPI总线是全双工、同步、串行总线，主要用于扩展外设和进行数据交换；２〕SPI四线也可以改为三线〔时钟信号线可选〕，此时，主从间通信由移位时钟的有无决定，并且从设备必须始终保持激活状态，且只能有一个从机；3〕与I２C比较：a〕I２C协议复杂，速度较低；SPI协议简单，速度较高，在多从机系统中，每个从机需要独立的使能信号，硬件上比I２C系统要稍微复杂一些；b〕SPI没有指定的流控制，没有应答机制确认是否收到数据〔不可靠传输〕；c〕I２C总线中的器件相对平等〔均可成为主机〕，而SPI总线中的器件不平等〔主机与从机相对确定〕；d〕I２C总线中的主机是通过从机地址与从机通信，而SPI总线是通过主机发出的片选信号选定从机．4〕SPI缺点：a〕从机不能主动传输，收发都由主机控制〔解决方法：由从机通过中断向主机提出传输请求，由主响应〕；b〕因其没有应答机制，是一种不可靠传输．

注意要点作为主机时，片选引脚必须要与上拉电阻连接，并且不能作为I/O口使用；作主机时，在发送一字节数据时同时也接收一字节数据；数据存放器与内部移位存放器之间没有缓冲区，写数据存放器会使数据直接进入移位存放器。因此，数据只能在上一次数据发送完成后写入数据存放器；一个主机可以连接多个从机，但是一次只允许一个从机给主机发送数据。系统设计及实现系统框图如下：系统框图S3C6410ARM板卡SPI接口图SCON(串行口总汇)S3C6410ARM板卡SPI接口硬件示意图如下：SCON引脚接口定义如下表：射频模块硬件实物图图射频模块硬件实物射频模块接口定义如下表：软件需求分析按照硬件电路设计思路，软件采用模块化结构程序设计方式。软件模块包括：数据发送模块、数据接收模块、UART串口模块、CC2530射频模块与ARM处理器连接的SPI模块、中断效劳模块。

系统软件编程的根本思路：

对SPI端口、ARM处理器控制端口进行初始化;使能SPI端口、UART端口和A/D;初始化CC2530射频模块芯片；开启接收机后，运行任务程序，实现接收或发送数据。主机SPI的根本操作步骤：·设置I/O连接；·设置SPI时钟频率；·设置其为主机模式，配置时钟极性及相位；·片选从机，将数据写入SPI数据存放器中，发送数据〔同时也在接收从机发送的数据〕；·等待发送完成标志置位；·取消从机选择，读取收到的数据〔可选〕。从机SPI的根本操作步骤：·设置I/O连接；·设置其为从机模式·将数据写入SPI数据存放器中，发送数据〔同时也在接收从机发送的数据〕；·等待发送完成标志置位；·从接收缓冲器中读取收到的数据。

根本硬件连