軟件模擬SPI接口的實現(xiàn)方法過程詳解

SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外設(shè)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(kuò)展芯片之間的串行連接，現(xiàn)已發(fā)展成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前，各半導(dǎo)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，F(xiàn)lashROM，A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、LED／LED顯示驅(qū)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(kuò)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(shè)計的可靠性?，F(xiàn)以 AT89C205l單片機(jī)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(jī)的I／O口通過軟件模擬SPI總線的實現(xiàn)方法。在這里，僅介紹讀命令的時序和應(yīng)用子程序。

93C46存儲器SPI總線的工作原理

93CA6作為從設(shè)備，其SPI接口使用4條I／O口線：串行時鐘線(SK)、輸出數(shù)據(jù)線DO、輸入數(shù)據(jù)線DI和高電平有效的從機(jī)選擇線CS。其數(shù)據(jù)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(xiàn)方法

對于不帶SPI串行總線接口的AT89C2051單片 機(jī)來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，圖1所示 為AT89C2051單片機(jī)與串行EEPROM 93C46的硬件 連接圖，其中，P1．0模擬SPI主設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出端 SDO，P1．2模擬SPI的時鐘輸出端SCK，P1．3模擬 SPI的從機(jī)選擇端SCS，P1．1模擬SPI的數(shù)據(jù)輸入 SDI。

上電復(fù)位后首先先將P1．2(SCK)的初始狀態(tài)設(shè)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(shù)據(jù)地址(A5A4A3A2A1A0)，然后通過P1．1口讀1位空位(0)，之后再讀l6位數(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)地址(A5A4A3A2A1A0)，之后通過P1．0口發(fā)送被寫的l6位數(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)(00XXXX)。

下面介紹用C51模擬SPI的子程序。

//首先定義好I/O口

sbitSDO=P1^0；

sbitSDI=P1^1；

sbitSCK=P1^2；

sbitSCS=P1^3；

sbitACC_7=ACC^7；

unsignedintSpiRead(unsignedcharadd)

{

unsignedchari；

unsignedintdatal6；

add&=0x3f；/*6位地址*/

add|=0x80；/*讀操作碼l0*/

SDO=1；/*發(fā)送1為起始位*/

SCK=0；

SCK=1；

for(i=0；<8；i++)/*發(fā)送操作碼和地址*/??

{

if(add&0x80==1)

SDO=1；

else

SDO=0；

SCK=0；/*從設(shè)備上升沿接收數(shù)據(jù)*/

SCK=1；

add<<=?1；??

}

SCK=1；/*從設(shè)備時鐘線下降沿后發(fā)送數(shù)據(jù)，空讀1位數(shù)據(jù)*/

SCK=0；

datal6<<=?1;/*讀16位數(shù)據(jù)*/??

for(i=0；<16；i++)??

{

SCK=1；

_nop_()；

if(SDI==1)

datal6|=0x01；

SCK=0；

datal6

}

returndatal6；

}

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(shù)據(jù)和在下降沿輸出(發(fā)送)數(shù)據(jù)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(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。