SPI通信协议SPI总线学习.docx
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SPI通信协议SPI总线学习
SPI通信协议(SPI总线)学习
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支持全双工通信
通信简单
数据传输速率块
3、缺点
没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据,所以跟IIC总线协议比较在数据
可靠性上有一定的缺陷。
4、特点
1):
高速、同步、全双工、非差分、总线式
2):
主从机通信模式
5、协议通信时序详解
1):
SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多
个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。
也是所有基于SPI的设备共
有的,它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)SDO/MOSI–主设备数据输出,从设备数据输入;
(2)SDI/MISO–主设备数据输入,从设备数据输出;
(3)SCLK–时钟信号,由主设备产生;
(4)CS/SS–从设备使能信号,由主设备控制。
当有多个从设备的时候,因为每个从设
备上都有一个片选引脚接入到主设备机中,当我们的主设备和某个从设备通信时将需
要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。
2):
需要说明的是,我们SPI通信有4种不同的模式,不同的从设备可能在出厂是就是配
置为某种模式,这是不能改变的;但我们的通信双方必须是工作在同一模式下,所以我们
可以对我们的主设备的SPI模式进行配置,通过CPOL和CPHA来
控制我们主设备的通信模式,具体如下:
Mode0:
CPOL=0,CPHA=0
Mode1:
CPOL=0,CPHA=1
Mode2:
CPOL=1,CPHA=0
Mode3:
CPOL=1,CPHA=1
时钟极性CPOL是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态,时钟相位CPHA
是用来配置数据采样是在第几个边沿:
CPOL=0,表示当SCLK=0时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于高电平时
CPOL=1,表示当SCLK=1时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于低电平时
CPHA=0,表示数据采样是在第1个边沿,数据发送在第2个边沿
CPHA=1,表示数据采样是在第2个边沿,数据发送在第1个边沿
例如:
CPOL=0,CPHA=0:
此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据采样是在第1个边沿,也就是
SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在上升沿,数据发送是在下降沿。
CPOL=0,CPHA=1:
此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据发送是在第1个边沿,也就是
SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在下降沿,数据发送是在上升沿。
CPOL=1,CPHA=0:
此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据采集是在第1个边沿,也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在下降沿,数据发送是在上升沿。
CPOL=1,CPHA=1:
此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据发送是在第1个边沿,也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在上升沿,数据发送是在下降沿。
需要注意的是:
我们的主设备能够控制时钟,因为我们的SPI通信并不像UART或者IIC通信
那样有专门的通信周期,有专门的通信起始信号,有专门的通信结束信号;所以我们的
SPI协议能够通过控制时钟信号线,当没有数据交流的时候我们的时钟线要么是
保持高电平要么是保持低电平。
6、内部工作机制
SSPSR是SPI设备内部的移位寄存器(ShiftRegister).它的主要作用是根据SPI
时钟信号状态,往SSPBUF里移入或者移出数据,每次移动的数据大小由Bus-Width以
及Channel-Width所决定.
最后,再附上用IO口来模拟的四种SPI模式程序,仅作参考理解用,还要根据实际情况改写,如下:
//表示相关引脚高低电平,要根据实际引脚修改。
SSEL_D(0)SSEL_D
(1)//片选
SCK_D(0)SCK_D
(1)//时钟信号
MOSI_D(0)MOSI_D
(1)//SDO
MISO_I(0)MISO_I
(1)//SDI
#define_CPOL1//时钟极性
#define_CPHA0//时钟相位
//延时子程序
voiddelay()
{
unsignedcharm,n;
for(n=0;n<5;n++);
for(m=0;m<100;m++);
}
/**********************************************
模式零写数据
***********************************************/
#if_CPOL==0&&_CPHA==0//MODE00
voidSPI_Send_Dat(unsignedchardat)
{
unsignedcharn;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
if(dat&0x80)MOSI_D
(1);
elseMOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D
(1);
}
SCK_D(0);
}
/*********************************************
模式零读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat(void)
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
elsedat&=0xfe;
SCK_D
(1);
}
SCK_D(0);
returndat;
}
#endif
/*********************************************
模式一写数据
*********************************************/
#if_CPOL==0&&_CPHA==1//MODE01
voidSPI_Send_Dat(unsignedchardat)
{
unsignedcharn;
SCK_D(0);
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D
(1);
if(dat&0x80)MOSI_D
(1);
elseMOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(0);
}
}
/*********************************************
模式一读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat(void)
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D
(1);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
elsedat&=0xfe;
SCK_D(0);
}
SCK_D(0);
returndat;
}
#endif
/**********************************************
模式二写数据
***********************************************/
#if_CPOL==1&&_CPHA==0//MODE10
voidSPI_Send_Dat(unsignedchardat)
{
unsignedcharn;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D
(1);
if(dat&0x80)MOSI_D
(1);
elseMOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(0);
}
SCK_D
(1);
}
/*********************************************
模式二读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat(void)
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D
(1);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
elsedat&=0xfe;
SCK_D(0);
}
SCK_D
(1);
returndat;
}
#endif
/**********************************************
模式三写数据
***********************************************/
#if_CPOL==1&&_CPHA==1//MODE11
voidSPI_Send_Dat(unsignedchardat)
{
unsignedcharn;
SCK_D
(1);
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
if(dat&0x80)MOSI_D
(1);
elseMOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D
(1);
}
}
/************************************
模式三读数据
************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat(void)
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
SCK_D(0);
for(n=0;n<8;n++)
{SCK_D(0);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
elsedat&=0xfe;
SCK_D
(1);
}
SCK_D
(1);
returndat;
}
#endif
voidmain()
{
SPI_Init();
DDRB=0XFF;
//#if_CPOL
//SCK_D(0);
//#endif
while
(1)
{
//SSEL_D(0);
//SPI_Send_Dat(0x01);
//SPI_Send_Dat(0x31);
//SSEL_D
(1);
SSEL_D(0);
SPI_Send_Dat(0x81);
PORTB=SPI_Receiver_Dat();
SSEL_D
(1);
//delay();
}
}
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