利用單片機的I/O口通過軟件模擬SPI總線的實現方法

SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外設接口)是摩托羅拉公司推出的一種同步串行通訊接口，用于微處理器臌控制器和外圍擴展芯片之間的串行連接，現已發(fā)展成為一種工業(yè)標準，目前，各半導體公司推出了大量的帶有SPI接口的具有各種各樣功能的芯片，如RAM，EEPROM，FlashROM，A／D轉換器、D／A轉換器、LED／LED顯示驅動器、I／O接口芯片、實時時鐘、UART收發(fā)器等等，為用戶的外圍擴展提供了極其靈活而價廉的選擇。由于SPI總線接口只占用微處理器四個I／O口線，采用SPI總線接口可以簡化電路沒計，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I／O口線，提高設計的可靠性。

現以 AT89C205l單片機模擬SPI總線操作串行EEPROM 93CA6為例，如圖1所示，介紹利用單片機的I／O口通過軟件模擬SPI總線的實現方法。在這里，僅介紹讀命令的時序和應用子程序。

93C46存儲器SPI總線的工作原理

93CA6作為從設備，其SPI接口使用4條I／O口線：串行時鐘線(SK)、輸出數據線DO、輸入數據線DI和高電平有效的從機選擇線CS。其數據的傳輸格式是高位(MSB)在前，低位(LsB)在后。93C46的SPI總線接口讀命令時序如圖2所示。

軟件模擬SPI接口的實現方法

對于不帶SPI串行總線接口的AT89C2051單片 機來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，圖1所示 為AT89C2051單片機與串行EEPROM 93C46的硬件 連接圖，其中，P1．0模擬SPI主設備的數據輸出端 SDO，P1．2模擬SPI的時鐘輸出端SCK，P1．3模擬 SPI的從機選擇端SCS，P1．1模擬SPI的數據輸入 SDI。
上電復位后首先先將P1．2(SCK)的初始狀態(tài)設置為0(空閑狀態(tài))。
讀操作：AT89C2051首先通過P1．0口發(fā)送1位起始位(1)，2位操作碼(10)，6位被讀的數據地址(A5A4A3A2A1A0)，然后通過P1．1口讀1位空位(0)，之后再讀l6位數據(高位在前)。
寫操作：AT89C2051首先通過P1．0口發(fā)送1位起始位(1)，2位操作碼(01)，6位被寫的數據地址(A5A4A3A2A1A0)，之后通過P1．0口發(fā)送被寫的l6位數據(高位在前)，寫操作之前要發(fā)送寫允許命令，寫之后要發(fā)送寫禁止命令。
寫允許操作(WEN))：寫操作首先發(fā)送1位起始位(1)，2位操作碼(00)，6位數據(11XXXX)。 寫禁止操作(WDS))：寫操作首先發(fā)送1位起始位(1)，2位操作碼(00)，6位數據(00XXXX)。

下面介紹用C51模擬SPI的子程序。

1. //首先定義好I/O口 2. sbit SDO=P1^0；3. sbit SDI=P1^1；4. sbit SCK=P1^ 2；5. sbit SCS=P1^3；6. sbit ACC_7= ACC^7；7. 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；/*讀操作碼l0*/ 13. SDO=1；/*發(fā)送1為起始位*/ 14. SCK=0；15. SCK=1；16. for(i=0；<8；i++)/*發(fā)送操作碼和地址*/ 17. { 18. if(add&0x80==1) 19. SDO=1；20. else 21. SDO=0；22. SCK=0；/*從設備上升沿接收數據*/ 23. SCK=1；24. add<<= 1；25. } 26. SCK=1；/*從設備時鐘線下降沿后發(fā)送數據，空讀1位數據*/ 27. SCK=0；28. datal6<<= 1;/*讀16位數據*/ 29. for(i=0；<16；i++) 30. { 31. SCK= 1；32. _nop_()；33. if(SDI==1) 34. datal6|=0x01；35. SCK =0；36. datal6< < =1；37. } 38. return datal6；39. }? 對于不同的串行接口外圍芯片，它們的時鐘時序是不同的。上述子程序是針對在SCK的上升沿輸入(接收)數據和在下降沿輸出(發(fā)送)數據的器件。這些子程序也適用于在串行時鐘)的上升沿輸入和下降沿輸出的其它各種串行外圍接口芯片，只要在程序中改變P1．2(SCK)的輸出電平順序進行相應調整即可。