单片机软件模拟SPI接口

嵌入式ARM 2019-10-09 08:49


SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外设接口)是摩托罗拉公司推出的一种同步串行通讯接口,用于微处理器臌控制器和外围扩展芯片之间的串行连接,现已发展成为一种工业标准,目前,各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种各样功能的芯片,如RAM,EEPROM,FlashROM,A/D转换器、D/A转换器、LED/LED显示驱动器、I/O接口芯片、实时时钟、UART收发器等等,为用户的外围扩展提供了极其灵活而价廉的选择。由于SPI总线接口只占用微处理器四个I/O口线,采用SPI总线接口可以简化电路没计,节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线,提高设计的可靠性。


现以 AT89C205l单片机模拟SPI总线操作串行EEPROM 93CA6为例,如图1所示,介绍利用单片机的I/O口通过软件模拟SPI总线的实现方法。在这里,仅介绍读命令的时序和应用子程序。
 
93C46存储器SPI总线的工作原理


93CA6作为从设备,其SPI接口使用4条I/O口线:串行时钟线(SK)、输出数据线DO、输入数据线DI和高电平有效的从机选择线CS。其数据的传输格式是高位(MSB)在前,低位(LsB)在后。93C46的SPI总线接口读命令时序如图2所示。
 
软件模拟SPI接口的实现方法 


对于不带SPI串行总线接口的AT89C2051单片 机来说,可以使用软件来模拟SPI的操作,图1所示 为AT89C2051单片机与串行EEPROM 93C46的硬件 连接图,其中,P1.0模拟SPI主设备的数据输出端 SDO,P1.2模拟SPI的时钟输出端SCK,P1.3模拟 SPI的从机选择端SCS,P1.1模拟SPI的数据输入 SDI。

上电复位后首先先将P1.2(SCK)的初始状态设置为0(空闲状态)。

读操作:AT89C2051首先通过P1.0口发送1位起始位(1),2位操作码(10),6位被读的数据地址(A5A4A3A2A1A0),然后通过P1.1口读1位空位(0),之后再读l6位数据(高位在前)。

写操作:AT89C2051首先通过P1.0口发送1位起始位(1),2位操作码(01),6位被写的数据地址(A5A4A3A2A1A0),之后通过P1.0口发送被写的l6位数据(高位在前),写操作之前要发送写允许命令,写之后要发送写禁止命令。

写允许操作(WEN)):写操作首先发送1位起始位(1),2位操作码(00),6位数据(11XXXX)。              
写禁止操作(WDS)):写操作首先发送1位起始位(1),2位操作码(00),6位数据(00XXXX)。


下面介绍用C51模拟SPI的子程序。

1. //首先定义好I/O口  2. sbit SDO=P1^03. sbit SDI=P1^14. sbit SCK=P1^ 25. sbit SCS=P1^36. sbit ACC_7= ACC^77. unsigned int SpiRead(unsigned char add)  8. {  9.     unsigned char i;10.     unsigned int datal6;11.     add&=0x3f/*6位地址*/  12.     add |=0x80/*读操作码l0*/  13.     SDO=1/*发送1为起始位*/  14.     SCK=015.     SCK=116.     for(i=0;<8;i++)/*发送操作码和地址*/  17.     {  18.         if(add&0x80==1)  19.             SDO=120.         else   21.             SDO=022.         SCK=0/*从设备上升沿接收数据*/  23.         SCK=124.         add<<= 125.     }  26.     SCK=1/*从设备时钟线下降沿后发送数据,空读1位数据*/  27.     SCK=028.     datal6<<= 1;/*读16位数据*/  29.     for(i=0;<16;i++)  30.     {  31.         SCK= 132.         _nop_();33.         if(SDI==1)  34.             datal6|=0x0135.         SCK =036.         datal6< < =137.     }  38.     return datal6;39. }

对于不同的串行接口外围芯片,它们的时钟时序是不同的。上述子程序是针对在SCK的上升沿输入(接收)数据和在下降沿输出(发送)数据的器件。这些子程序也适用于在串行时钟)的上升沿输入和下降沿输出的其它各种串行外围接口芯片,只要在程序中改变P1.2(SCK)的输出电平顺序进行相应调整即可。

-END-


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