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1、SPI 总线,SPI总线,SPI总线是串行外围设备接口,是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线. SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线。 SDO 主设备数据输出，从设备数据输入 SDI 主设备数据输入，从设备数据输出 SCLK 用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生 CS 从设备使能信号，由主设备控制 SPI接口是全双工、同步、串口、单主机。,2,SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都是输入信号。 SPI接口在内部硬件实际上是个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使
2、能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。,SPI从机的内部结构,3,SPI总线,如果一个SPI从机没有被选中，他的数据输出端SDO将处于高阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。 寻址： MOSI：When master, out line; when slave, in line MISO：When master, in line; when slave, out line,4,SPI从机的内部结构,SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降
3、沿发送）,D7 . . . . D0,D0 . . . . D7,5,SPI总线,SPI总线在一次数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机能够通信。并且，主机总是向从机发送一个字节数据，而从机也总是向主机发送一个字节数据。 在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。 数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲， 当SPI接口上有多个SPI接口的单片机时，应区别其主从地位，在某一时刻只能由一个单片机为主器件。 从器件只能在主机发命令时,才能接收或向主机传送数据。 其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位(LSB）在 SPI接口的一个缺点：没有应答机制确认是否接收到数据。 如果只是进行写操
4、作，主机只需忽略收到的字节；反过来，如果主机要读取外设的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。,6,SPI总线,SPI总线添加从器件：每个从器件需要一个单独的从选择信号。总信号数最终为 n+3 个，其中 n 是总线上从器件的数量。在 SPI 总线上添加新的从器件也不方便。对于额外添加的每个从器件，都需要一条新的从器件选择线,7,上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。 一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。,8,SPI总线的硬件接口电路,9,SPI接口的串
5、行时钟芯片DS1302,实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数； 用于高速数据暂存的318 RAM； 简单的SPI三线串口； /RST引脚：复位兼片选，读/写操作时必须为高电平。,10,单片机与DS1302的接口,11,DS1302的内部结构,12,DS1302的工作原理,单片机开始数据传送时，必须将DS1302的/RST置高，且把包含有地址和命令信息的8位数据发送给DS1302. 数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出； 单片机对DS1302的读/写是命令字来初始化的。命令字格式：,命令字节的D7必须为1，若D7=0,写保护； D6=0,表示存取日历时钟数据；D6=1
6、,表示存取RAM数据. D5D1指示操作单元的地址； D0=0,表示写；D0=1,表示读；,13,DS1302的寄存器,14,15,数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；,单字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字节引导，每次只传送1字节数据。 单字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送写命令字节后，在接下来的8个sclk时钟的下降沿传送一字节数据。如果有更多的sclk周期，DS1302将会忽略。 单字节读操作：单字节读操作每次需16个时钟，地址字节在前8个时钟周期的上升沿输入，而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。.DS1302输出的第一位数据是在命令字节最后一位的第一个下
7、降沿处，如果有更多的sclk周期，DS1302将重新发送数据字节。,16,多字节操作,多字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字节引导，然后对时钟寄存器的7个寄存器或31个RAM依次按顺序写入/读出。 多字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送命令字节后，在接下来的8个sclk时钟的下降沿传送一字节数据,以次类推。 多字节读操作：单片机通过8个sclk下降沿传送命令字节后，在紧接着的的8个sclk时钟的下降沿DS1302传送一字节数据,以次类推。,17,特殊寄存器,在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送
8、结束之后，在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。命令字为BEH和BFH 写保护寄存器：,18,19,程序举例：初始化日历寄存器,20,单片机写一字节到DS1302：上升沿入，下降沿出,WBYTE:(单片机将A中数据发送给DS1302) MOV R1,#08H SETB SCLK NOP LOOP1: CLR SCLK RRC A;低位在前 MO
9、V I/O,C；先把数据准备好，再上升沿 SETB SCLK；上升沿入到DS1302 DJNE R1,LOOP1 RET,21,DS1302的寄存器,22,多字节写模式,MOV 68H,#52H;把数据事先存到68H61H MOV 67H,#34H MOV 66H,#19H MOV 65H,#01H MOV 64H,#03H MOV 63H,#10H MOV 62H,#11H MOV 61H,#00H WRCR: CLR SCLK SETB /RST MOV A, #8EH;写保护寄存器的命令字 LCALL WBYTE MOV A, #00H;写保护寄存器的内容 LCALL WBYTE CLR
10、 /RST；中止传送,23,多字节写模式,CLR SCLK SETB /RST MOV A ,#BEH;多字节写命令 LCALL WBYTE MOV R0,#68H MOV R2,#08H LOOP: MOV A,R0 LCALL WBYTE DEC R0 DJNE R2,LOOP CLR SCLK CLR /RST;停止传送 RET,24,单片机单字节读:上升沿入，下降沿出,RBYTE: MOV R1,#08H MOV A,#00H MOV R0,A SETB SCLK NOP LOOP2: CLR SCLK;下降沿输出 MOV A,R0 MOV C,I/O RRC A MOV R0,A S
11、ETB SCLK DJNE R1,LOOP2 RET,25,多字节读模式,将时钟日历寄存器的秒、分、时、日、星期、月、年以及写保护寄存器的内容分别存入单片机的6FH68H单元 RDCR：CLR SCLK SETB /RST MOV A,#0BFH;多字节读命令 LCALL WBYTE MOV R0,#6FH MOV R2,#08H LOOPR: LCALL RBYTE MOV R0,A DEC R0 DJNE R2,LOOPR CLR SCLK CLR /RST;停止传送 RET,26,习题,SPI总线的特点有哪些？ SPI总线通常有_、_、_、_信号线组成。 SPI在通信过程中，主机通过_选择从机。 SPI总线是_(单主机或多主机)总线，是_（同步或异步）,27,复习,一、选择题（10题，共20分） 二、填空（每空1分，共35分） 三、综合题（45分） 1简答题8分 2简答8分 3简答5分 4程序填空7分 5编程10分 6简答6分,28,总结,29,30,
