《SPI总线介绍》PPT课件.ppt

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1、SPI SPI 总线总线总线总线SPISPI总线总线RRSPISPISPISPI总总总总线线线线是是串串行行外外围围设设备备接接口口,是是一一种种高高速速的的，全全双双工工，同同步步的的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线.RSPISPI的的通通信信原原理理很很简简单单，它它以以主主从从方方式式工工作作，通通常常有有一一个个主主设设备备和一个或多个从设备，需要和一个或多个从设备，需要至少至少4 4根线。根线。RSDO SDO 主设备数据输出，从设备数据输入主设备数据输出，从设备数据输入RSDI SDI 主设备数据输入，从设备数据输出主设备数据输入，从

2、设备数据输出RSCLK SCLK 用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生RCS CS 从设备使能信号，由主设备控制从设备使能信号，由主设备控制RSPISPI接口是接口是全双工全双工、同步同步、串口串口、单主机。单主机。2lSPI从从机机从从主主机机获获得得时时钟钟和和片片选选信信号号，因因此此cs和和sclk都都是是输输入信号。入信号。lSPI接接口口在在内内部部硬硬件件实实际际上上是是个个简简单单的的移移位位寄寄存存器器,传传输输的的数数据据为为8位位,在在主主器器件件产产生生的的从从器器件件使使能能信信号号和和移移位位脉脉冲冲下下,按按位位

3、传输传输,高位在前高位在前,低位在后低位在后。SPI从机从机的内部结构的内部结构3SPI总线总线RR如如如如果果果果一一一一个个个个SPISPISPISPI从从从从机机机机没没没没有有有有被被被被选选选选中中中中，他他他他的的的的数数数数据据据据输输输输出出出出端端端端SDOSDOSDOSDO将将将将处处处处于于于于高高高高阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。寻址：寻址：MOSIMOSI：When master,out line;when slave,in lineWhe

4、n master,out line;when slave,in lineMISOMISO：When master,in line;when slave,out lineWhen master,in line;when slave,out line4SPISPI从机的内部结构从机的内部结构SPISPI接接口口实实际际上上是是两两个个简简单单的的移移位位寄寄存存器器,传传输输的的数数据据为为8 8位位,在在主主器器件件产产生的从器件使能信号和移位脉冲下生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输按位传输,高位在前高位在前,低位在后。低位在后。上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）

5、上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）D7D7.D0D0D0D0.D7D75SPISPI总线总线RRSPISPISPISPI总总总总线线线线在在在在一一一一次次次次数数数数据据据据传传传传输输输输过过过过程程程程中中中中，接接接接口口口口上上上上只只只只能能能能有有有有一一一一个个个个主主主主机机机机和和和和一一一一个个个个从从从从机机机机能能能能够够够够通通通通信信信信。并并并并且且且且，主主主主机机机机总总总总是是是是向向向向从从从从机机机机发发发发送送送送一一一一个个个个字字字字节节节节数数数数据据据据，而而而而从从从从机机机机也也也也总总总总是是是是向向向向主主主

6、主机机机机发发发发送送送送一一一一个字节数据。个字节数据。个字节数据。个字节数据。R在在SPISPI传输中，数据是传输中，数据是同步进行同步进行发送和接收的。发送和接收的。R数据传输的时钟基于来自数据传输的时钟基于来自主处理器主处理器的时钟脉冲，的时钟脉冲，R当当SPISPI接接口口上上有有多多个个SPISPI接接口口的的单单片片机机时时，应应区区别别其其主主从从地地位位，在在某某一一时时刻刻只只能由一个单片机为主器件。能由一个单片机为主器件。R从器件只能在主机发命令时从器件只能在主机发命令时,才能接收或向主机传送数据。才能接收或向主机传送数据。R其数据的传输格式是其数据的传输格式是高位（高位

7、（MSBMSB）在前，低位）在前，低位(LSB(LSB）在）在RSPISPI接口的一个接口的一个缺点缺点：没有应答机制确认是否接收到数据。：没有应答机制确认是否接收到数据。R如如果果只只是是进进行行写写操操作作，主主机机只只需需忽忽略略收收到到的的字字节节；反反过过来来，如如果果主主机机要要读读取取外外设设的的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。6SPISPI总线总线RRSPISPISPISPI总总总总线线线线添加从器件：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

8、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7RR上上上上面面面面的的的的上上上上表表表表示示示示上上上上升升升升沿沿沿沿、下下下下表表表表示示示示下下下下降降降降沿沿沿沿，sdisdisdisdi、sdosdosdosdo相相相相对对对对于于于于主主主主机机机机而而而而言的。言的。言的。言的。R一一个个完完整整的的传传送送周周期期是是1616位位，即即两两个个字字节节，因因为为，首首先先主主机机要要发发送送命命令令过过去去，然然后后从从机机根根据据主主机机的的命命令令准准备备数数据据，主主机机在在下一个下一个8 8位时钟周期才把数据读回来位时钟周期才把数据读回

9、来。8SPI总线的硬件接口电路总线的硬件接口电路l 9SPI接口接口的串行时钟芯片的串行时钟芯片DS1302l实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿带闰年补偿的年进行计数；的年进行计数；l 用于高速数据暂存的用于高速数据暂存的318 RAM；l 简单的简单的SPI三线串口；三线串口；l/RST引脚引脚：复位兼片选，读：复位兼片选，读/写操作时写操作时必须为高电平必须为高电平。10单片机与单片机与DS1302的接口的接口11DS1302的内部结构的内部结构12DS1302的工作原理的工作原理l单单片片机机开开始始数数据据传传送送时时，必必须须将

10、将DS1302的的/RST置置高高，且且把把包含有地址和命令信息的包含有地址和命令信息的8位数据发送给位数据发送给DS1302.l数据在数据在SCLK的的上升沿入，下降沿串行出上升沿入，下降沿串行出；l单片机对单片机对DS1302的读的读/写是命令字来初始化的。命令字格式：写是命令字来初始化的。命令字格式：l命令字节的命令字节的D7必须为必须为1，若，若D7=0,写保护；写保护；lD6=0,表示存取日历时钟数据；表示存取日历时钟数据；D6=1,表示存取表示存取RAM数据数据.lD5D1指示操作单元的地址；指示操作单元的地址；lD0=0,表示写；表示写；D0=1,表示读；表示读；13DS1302

11、的寄存器的寄存器1415数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；l单单字字节节操操作作：每每次次对对DS1302的的写写入入或或读读出出都都由由命命令令字字节节引引导导，每每次次只只传传送送1字字节节数据。数据。l单单字字节节写写操操作作：单单片片机机通通过过8个个sclk下下降降沿沿传传送送写写命命令令字字节节后后，在在接接下下来来的的8个个sclk时钟的下降沿传送一字节数据。如果有时钟的下降沿传送一字节数据。如果有更多的更多的sclk周期周期，DS1302将会忽略。将会忽略。l单单字字节节读读操操作作：单单字字节节读读操操作作每每次次需需16个个时时钟钟，地地址址字字节节在在前前8个个时时

12、钟钟周周期期的的上上升升沿沿输输入入，而而数数据据字字节节在在后后8个个时时钟钟周周期期的的下下降降沿沿输输出出。.DS1302输输出出的的第第一一位位数数据据是是在在命命令令字字节节最最后后一一位位的的第第一一个个下下降降沿沿处处，如如果果有有更更多多的的sclk周周期期，DS1302将重新发送数据字节。将重新发送数据字节。16多字节操作多字节操作l多多字字节节操操作作：每每次次对对DS1302的的写写入入或或读读出出都都由由命命令令字字节节引引导导，然然后后对对时时钟钟寄寄存存器器的的7个个寄寄存存器器或或31个个RAM依次按顺序写入依次按顺序写入/读出。读出。l多多字字节节写写操操作作：

13、单单片片机机通通过过8个个sclk下下降降沿沿传传送送命命令令字字节节后后，在在接接下下来来的的8个个sclk时时钟钟的的下下降降沿沿传传送送一一字字节节数数据据,以次类推。以次类推。l多多字字节节读读操操作作：单单片片机机通通过过8个个sclk下下降降沿沿传传送送命命令令字字节节后后，在在紧紧接接着着的的的的8个个sclk时时钟钟的的下下降降沿沿DS1302传送一字节数据传送一字节数据,以次类推。以次类推。17特殊寄存器特殊寄存器l在在DS1302的的时时钟钟日日历历或或RAM进进行行数数据据传传送送时时，DS1302必必须须首首先先发发送送命命令令字字节节。若若进进行行单单字字节节传传送送

14、，8位位命命令令字字节节传传送送结结束束之之后后，在在下下8个个SCLK周期的下降沿输出数据字节。周期的下降沿输出数据字节。lDS1302与与RAM相相关关的的寄寄存存器器分分为为两两类类:一一类类是是单单个个RAM单单元元，共共31个个，每每个个单单元元组组态态为为一一个个8位位的的字字节节，其其命命令令控控制制字字为为C0HFDH，其其中中奇奇数数为为读读操操作作，偶偶数数为为写写操操作作；再再一一类类为为突突发发方方式式下下的的RAM寄寄存存器器，在在此此方式下可一次性读、写所有的方式下可一次性读、写所有的RAM的的31个字节。命令字为个字节。命令字为BEH和和BFH l写保护寄存器：写

15、保护寄存器：1819程序举例：程序举例：初始化日历寄存器初始化日历寄存器20单片机写一字节到单片机写一字节到DS1302：上升沿入，下降沿出上升沿入，下降沿出lWBYTE:(单片机将单片机将A中数据发送给中数据发送给DS1302)l MOV R1,#08Hl SETB SCLKl NOPlLOOP1:CLR SCLKl RRC A;低位在前低位在前l MOV I/O,C；先把数据准备好，再上升沿；先把数据准备好，再上升沿l SETB SCLK；上升沿入到上升沿入到DS1302l DJNE R1,LOOP1 l RET21DS1302的寄存器的寄存器22多字节写模式多字节写模式lMOV 68H,

16、#52H;把数据事先存到把数据事先存到68H61HlMOV 67H,#34HlMOV 66H,#19HlMOV 65H,#01HlMOV 64H,#03HlMOV 63H,#10HlMOV 62H,#11HlMOV 61H,#00HlWRCR:CLR SCLKl SETB /RSTl MOV A,#8EH;写写保护寄存器保护寄存器的命令字的命令字 l LCALL WBYTE l MOV A,#00H;写写保护寄存器保护寄存器的内容的内容l LCALL WBYTE l CLR /RST；中止传送；中止传送l 23多字节写模式多字节写模式 CLR SCLKl SETB /RST MOV A,#BE

17、H;多字节写命令多字节写命令 LCALL WBYTE l MOV R0,#68Hl MOV R2,#08Hl LOOP:MOV A,R0l LCALL WBYTEl DEC R0l DJNE R2,LOOPl CLR SCLKl CLR /RST;停止传送停止传送l RET 24单片机单字节读单片机单字节读:上升沿入，下降沿出上升沿入，下降沿出lRBYTE:MOV R1,#08Hl MOV A,#00Hl MOV R0,A l SETB SCLKl NOPlLOOP2:CLR SCLK;下降沿输出下降沿输出l MOV A,R0l MOV C,I/Ol RRC Al MOV R0,Al SETB

18、 SCLKl DJNE R1,LOOP2 l RET25多字节多字节读模式读模式 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单元单元RDCR：CLR SCLK SETB /RST MOV A,#0BFH;多字节读命令多字节读命令 LCALL WBYTE MOV R0,#6FH MOV R2,#08H LOOPR:l LCALL RBYTEl MOV R0,Al DEC R0l DJNE R2,LOOPRl CLR SCLKl CLR /RST;停止传送停止传

19、送l RET 26习题习题lSPI总线的特点有哪些？总线的特点有哪些？lSPI总线通常有总线通常有_、_、_、_信号线组成。信号线组成。lSPI在通信过程中，主机通过在通信过程中，主机通过_选择从机。选择从机。lSPI总线是总线是_(单主机或多主机单主机或多主机)总线，是总线，是_（同步或异步）（同步或异步）27复习复习l一、选择题（一、选择题（10题，共题，共20分）分）l二、填空（每空二、填空（每空1分，共分，共35分）分）l三、综合题（三、综合题（45分）分）l1简答题简答题8分分l2简答简答8分分l3简答简答5分分l4程序填空程序填空7分分l5编程编程10分分l6简答简答6分分28 总结总结2930