串行外设接口SPI.ppt

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1、第第1010章章 串行外设接口串行外设接口SPISPI10.1 串行外设接口的结构串行外设接口的结构10.2 SPI操作操作10.3 串行外设接口中断串行外设接口中断10.4 数据格式数据格式10.5 SPI波特率和时钟模式波特率和时钟模式10.6 SPI的复位和初始化的复位和初始化10.7 SPI应用实例应用实例SPI(Serial Peripheral Interface)是高速同步串行输入是高速同步串行输入/输出输出端口端口,传送速率可编程。传送速率可编程。可用于外部移位寄存器、可用于外部移位寄存器、D/A、A/D、串行、串行EEPROM、LED显示驱动器等外部芯片的扩展。显示驱动器等外

2、部芯片的扩展。110.1 串行外设接口的结构串行外设接口的结构1.4个外部引脚，以下引脚都可用作数字个外部引脚，以下引脚都可用作数字I/O引脚。引脚。SPISIMOSPI从输入、主输出从输入、主输出 SPISOMISPI主输入、从输出主输入、从输出 SPICLK SPI时钟时钟/SPISTESPI从发送使能从发送使能2.主主/从操作模式。从操作模式。3.发送、接收双缓冲。发送、接收双缓冲。SPI模块中有模块中有9个寄存器用于控制该模块的操作：个寄存器用于控制该模块的操作：（1）SPICCR：SPI配置控制寄存器。配置控制寄存器。（2）SPICTL：SPI操作控制寄存器。操作控制寄存器。（3）S

3、PISTS：SPI状态寄存器。状态寄存器。2（4）SPIBRR：SPI波特率寄存器。波特率寄存器。（5）SPIRXEMU：SPI仿真缓冲寄存器。仿真缓冲寄存器。（6）SPIRXBUF：SPI串行输入缓冲寄存器。串行输入缓冲寄存器。（7）SPITXBUF：SPI串行发送缓冲寄存器。串行发送缓冲寄存器。（8）SPIDAT：SPI串行数据寄存器。串行数据寄存器。（9）SPIPRI：SPI优先级控制。优先级控制。310.2 SPI操作操作下图是下图是SPI用于两个控制器（一个主控制器和一个从控用于两个控制器（一个主控制器和一个从控制器）通信的典型连接方式。制器）通信的典型连接方式。4SPI可工作于主模

4、式或从模式。可工作于主模式或从模式。SPICTL.2位位-MASTER/SLAVE用来选择操作模式和用来选择操作模式和SPICLK的源。的源。（1）主模式）主模式将将Master的数据传送给的数据传送给Slave，数据传送完毕，申请中断。，数据传送完毕，申请中断。5（2）从模式）从模式将将 Slave的数据传送给的数据传送给 Master，数据传送完毕，申请中断。，数据传送完毕，申请中断。6SPI有两种工作模式：主模式和从模式，操作模式由有两种工作模式：主模式和从模式，操作模式由SPICTL.2(MASTER/SLAVE位）决定。位）决定。数据的发送方式有三种：数据的发送方式有三种：（1）主控

5、制器发送数据，从控制器发送伪数据；）主控制器发送数据，从控制器发送伪数据；（2）主控制器发送数据，从控制器发送数据；）主控制器发送数据，从控制器发送数据；（3）主控制器发送伪数据，从控制器发送数据。）主控制器发送伪数据，从控制器发送数据。主控制器控制主控制器控制SPICLK信号，通过发出信号，通过发出SPICLK信号信号启动数据发送，从控制器则通过检测启动数据发送，从控制器则通过检测SPICLK信信号接收数据。号接收数据。一个主控制器可以连接多个从控制器，但是一次只一个主控制器可以连接多个从控制器，但是一次只允许一个从控制器给主控制器发送数据允许一个从控制器给主控制器发送数据710.3 串行外

6、设接口中断串行外设接口中断有五个控制位用于初始化串行外设接口的中断：有五个控制位用于初始化串行外设接口的中断：SPI中断使能位：中断使能位：SPI INT ENA(SPICTL.0);SPI中断标志位：中断标志位：SPI INT FLAG(SPISTS.6);SPI超限中断使能位：超限中断使能位：OVERRUN INT ENA(SPICTL.4);SPI接收器超限中断标志位：接收器超限中断标志位：RECEIVER OVERRUN FLAG(SPISTS.7);SPI中断优先级选择位：中断优先级选择位：SPI PRIORITY(SPIPRI.6)。810.4 数据格式数据格式SPI通信时，要发送

7、的数据从通信时，要发送的数据从SPIDAT寄存器的寄存器的MSB依次依次移出，接收的数据则从移出，接收的数据则从SPIDAT的的LSB依次移入。依次移入。SPI数据字符位数（数据字符位数（1-16位）由位）由SPICCR.3-0指定。指定。当写入当写入SPIDAT或或SPITXBUF时，数据必须是左对齐的。时，数据必须是左对齐的。数据从数据从SPIRXBUF读回时是右对齐的。读回时是右对齐的。910.5 SPI波特率和时钟模式波特率和时钟模式SPI模块支持模块支持125种不同的波特率和种不同的波特率和4种不同的时钟模式。种不同的时钟模式。SPI最大波特率为最大波特率为CLKOUT频率的四分之一

8、。频率的四分之一。10.5.1 SPI波特率的确定波特率的确定SPI波特率取决于波特率取决于CLKOUT和和SPIBRR的值。的值。（1）对于）对于SPIBRR=3-127SPI波特率波特率=CLKOUT/(SPIBRR+1)（2)对于对于SPIBRR=0-2SPI波特率波特率=CLKOUT/4SPI最大波特率最大波特率=CLKOUT/4=10 MHz1010.5.2 SPI时钟模式时钟模式SPI有四种时钟模式，由有四种时钟模式，由CLOCK POLARITY 和和CLOCK PHASE位控制。位控制。CLOCK POLARITY位：选择时钟的有效沿是上升沿还位：选择时钟的有效沿是上升沿还是下

9、降沿；是下降沿；CLOCK PHASE位：选择是否有半个时钟周期的延时。位：选择是否有半个时钟周期的延时。(1)下降沿，无延时：下降沿，无延时：SPI在时钟下降沿发送数据，在时在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿接收数据；钟的上升沿接收数据；(2)下降沿，有延时：下降沿，有延时：SPI在时钟下降沿前半个周期发送在时钟下降沿前半个周期发送数据，在时钟的下降沿接收数据；数据，在时钟的下降沿接收数据；11(3)上升沿，无延时：上升沿，无延时：SPI在时钟上升沿发送数据，在下降在时钟上升沿发送数据，在下降沿接收数据；沿接收数据；(4)上升沿，有延时：上升沿，有延时：SPI在时钟上升沿前半个周期发送数在

10、时钟上升沿前半个周期发送数据，在上升沿接收数据。据，在上升沿接收数据。4种时钟模式如图所示。种时钟模式如图所示。121310.6 SPI的复位和初始化的复位和初始化系统复位使系统复位使SPI引脚功能被选定为通用输入，要对引脚功能被选定为通用输入，要对SPI的配置，需做以下工作：的配置，需做以下工作：（1）设置）设置SPI SW RESET位（位（SPICCR.7）的值为）的值为0，强制强制SPI复位；复位；（2）初始化）初始化SPI的配置、格式、波特率和引脚功能为的配置、格式、波特率和引脚功能为期望值；期望值；（3）设置）设置SPI SW RESET位为位为1，从复位状态释放，从复位状态释放S

11、PI;（4）向）向SPIDAT或或SPITXBUF写数据；写数据；（5）数据发送完成后（）数据发送完成后（SPISTS.6=1)，读取，读取SPIRXBUF以确定接收的数据。以确定接收的数据。1410.7 SPI应用实例应用实例SPI串行接口连接串行接口连接D/A。DAC714是美国是美国BB公司生产的公司生产的16位位具有串行接口的数模转换器，电压输出型，输出范围是具有串行接口的数模转换器，电压输出型，输出范围是-10V+10V。15由控制时序图可知，由控制时序图可知，SPI时钟模式应为下降沿，无延时。时钟模式应为下降沿，无延时。即即SPI在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿将数在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿将数据锁存到据锁存到DAC714。16思考题与习题思考题与习题1.SPI接口有哪些用途？接口有哪些用途？2.如何使用如何使用SPI接口？接口？17