超高速閃存微控制器軟件SPI

本應用筆記介紹了用于超高速閃存微控制器（如DS89C430和DS89C450）的軟件（bitbang）SPI庫。對庫的應用程序接口及其功能說明進行了說明。該應用程序接受串行輸入并在Crystalfontz LCD上顯示文本。

介紹

超高速微控制器系列使用單時鐘周期內(nèi)核，在相同的時鐘頻率下，其速度比傳統(tǒng) 8051 快 12 倍。超高速微控制器系列的成員包括不同數(shù)量的內(nèi)部閃存和MOVX SRAM，以實現(xiàn)簡單的系統(tǒng)設計。這些微控制器具有多種特性，包括兩個全雙工串行端口、三個定時器計數(shù)器、四個雙向 I/O 端口和六個外部中斷源。雖然它們沒有硬件串行外設接口（SPI）端口，但可以通過軟件輕松模擬。

本應用筆記使用用于超高速微控制器的全功能軟件SPI主站和一個簡單的應用程序，利用它來控制Crystalfontz LCD（www.crystalfontz.com）。

應用概述

該應用程序接受來自標準串行終端程序的串行端口 0 上 57，600 波特（使用 33MHz 晶體時）的 ASCII 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被回顯到終端并存儲在數(shù)據(jù)存儲器中，直到檢測到回車;然后累積的文本將顯示在LCD上。此應用中使用的LCD是具有低速SPI接口的Crystalfontz SKD204-634 V2.0串行LCD。它連接到DS89C430，如圖1所示。復位后，終端上將打印“DS89C430軟件SPI應用筆記”橫幅。當應用程序偵聽輸入數(shù)據(jù)時，它會打印“=>”提示。

圖1.接線圖。

軟件 SPI 庫

此應用程序使用的軟件 SPI 庫是一個高度可配置的 SPI 主站，具有以下功能：

四種SPI時鐘模式

8 位和 16 位字傳輸

SPI 時鐘拉伸

可選原子傳輸

該庫支持的四種SPI時鐘（SPI_CLK）模式由CKPHA和CKPOL定義。CKPOL 位定義 SPI 時鐘的空閑狀態(tài)，CKPOL = 0 力SPI_CLK空閑低電平，而 CKPOL = 1 力SPI_CLK空閑高電平。CKPHA 改變了用于信號傳輸數(shù)據(jù)的邊緣。當 CKPHA = 0 時，SPI_CLK的第一個邊指定從站和主站何時應對其輸入進行采樣。當 CKPHA = 1 時，SPI_CLK的第二個邊指定何時采樣。當 CKPHA = 1 時，主站和從站應在第一個邊沿的輸出上顯示其數(shù)據(jù)SPI_CLK。這允許數(shù)據(jù)有足夠的保留時間。當 CKPHA = 0 時，當從屬選擇 （SS） 行變?yōu)榛顒訝顟B(tài)時，數(shù)據(jù)應變?yōu)橛行?。請注意，大多?shù)設備要求在 CKPHA = 0 時使用 SS 行以允許正確的計時，而當 CKPHA = 1 時，SS 可能是可選的。圖 2 說明了此行為。

圖2.SPI 時序圖。

數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)存儲器中的字節(jié)數(shù)組發(fā)送到SPI庫。在 8 位字模式下，這些字節(jié)一次傳輸一個。在 16 位字模式下，將傳輸兩個字節(jié)，但此操作僅使用請求數(shù)量的一次傳輸。請注意，在本文檔中，“word”的長度可能為 8 位或 16 位，具體取決于所選模式。

為了連接到較慢的SPI從站，可以使用SPI_CLK拉伸將每段SPI_CLK周期增加1μs。

SS信號是可選的，因為并非所有SPI設置都需要SS信號。大多數(shù) SPI 器件期望 SS 的活動狀態(tài)為低電平，但其他器件則要求高電平作為活動狀態(tài)。某些 SPI 設備期望 SS 信號在每次字傳輸同步后變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)。

為了便于原子傳輸，可以在傳輸時禁用中斷。

軟件 SPI 庫接口

與SPI庫的接口如下。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須作為數(shù)組位于數(shù)據(jù)存儲器的連續(xù)部分中。該庫要求數(shù)據(jù)指針零 （dptr0） 指向要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的開頭。要傳輸?shù)淖謹?shù)應放在 R3、R2、R1 和 R0 中，R3 是 MSB。所需的拉伸值應放置在 R4 中。SPI庫的選項應放置在R5中，其位值定義為：

設置所有寄存器后，通過調(diào)用 xmitSPI 函數(shù)開始傳輸。傳輸完成后，每次單詞傳輸期間讀取的數(shù)據(jù)將位于為傳輸傳遞的數(shù)據(jù)數(shù)組中的相應單詞位置。請注意，在調(diào)用 xmitSPI 后，dptr0 將指向傳輸數(shù)組的開頭，但指向的數(shù)據(jù)將更改。

代碼列表：軟件SPI和Crystalfontz LCD瀏覽器

此應用程序是使用 Keil μVision2 構建的，但只需稍作修改，即可使用任何 8051 匯編程序。應用程序和 SPI 庫源碼和二進制文件可供下載。

審核編輯：郭婷