单片机开发 SPI串行外设接口实验(1)
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践
单片机与外部设备的通信协议解读与应用实践单片机是指在一个芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和通信设备等功能的微型计算机系统。
它广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中，实现对外部设备的控制和数据传输。
为了实现单片机与外部设备之间的通信，需要采用一种通信协议，以确保数据的可靠传输和正确解析。
本文将对常见的单片机通信协议进行解读，并结合实例进行应用实践。
一、串行通信协议串行通信协议是一种将数据位逐位地传输的通信方式，常见的串行通信协议包括UART、SPI和I2C等。
1. UART（通用异步收发传输）UART是一种通用的异步串行通信协议，用于单片机与外部设备之间的数据传输。
UART使用起始位、数据位、校验位和停止位来组成一个完整的数据帧。
通过波特率的设置，可以实现不同的数据传输速率。
UART通信协议简单易用，广泛应用于各类串行设备间的通信。
2. SPI（串行外设接口）SPI是一种同步串行通信协议，用于连接单片机与外部设备，例如存储器、传感器等。
SPI协议使用一个主设备和一个或多个从设备之间的全双工通信方式。
通信过程中，主设备通过时钟信号控制数据的传输，从设备通过选择信号确定通信目标。
SPI通信速度较快，适用于对速度要求较高的应用场景。
3. I2C（串行外设接口）I2C是一种双线制串行通信协议，用于各种设备间的通信，例如传感器、显示器等。
I2C通信协议使用两根总线线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
通过主设备发出的时钟信号控制数据的传输。
I2C协议具有多设备共享同一条总线的特点，适用于多个设备之间交互数据的场景。
二、并行通信协议并行通信协议是一种同时传输多个数据位的通信方式，常见的并行通信协议有8位并行、16位并行和32位并行等。
并行通信协议在数据传输速度上具有明显优势，但在布线和硬件接口上相对复杂，因此一般适用于短距离和高速数据传输的场景。
三、无线通信协议随着无线通信技术的发展，越来越多的单片机应用采用无线通信协议与外部设备进行数据传输。
SPI接口在单片机外设通信中的应用实践
SPI接口在单片机外设通信中的应用实践SPI（Serial Peripheral Interface）接口是一种常用的串行通信协议，广泛应用于单片机外设通信中。
SPI接口具有传输速度快、可靠性高、硬件实现简单等特点，逐渐成为许多嵌入式系统中首选的通信接口之一。
本文将介绍SPI接口的原理、应用及在单片机外设通信中的实践应用。
首先，我们来了解SPI接口的原理。
SPI接口由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备负责发起数据传输，而从设备则被动响应。
SPI接口采用全双工通信方式，即可以同时进行数据的发送和接收。
它通过四根信号线实现数据传输，包括时钟信号（SCLK）、主输入输出信号（MISO）、主输出输入信号（MOSI）和片选信号（SS）。
SPI接口在单片机外设通信中有着广泛应用。
首先，SPI接口常用于串行存储器的读写操作。
例如，一些常见的Flash存储器就采用SPI接口与单片机进行通信，实现数据的读取和写入。
由于SPI接口具有高速率和简单的硬件实现特点，使得存储器的读写速度较快，并且可以有效地降低系统复杂度。
其次，SPI接口还被广泛应用于通信模块，如无线射频模块和以太网模块等。
这些模块通常需要与主控单片机进行数据交互，SPI接口提供了一种简单可靠的通信方式。
通过SPI接口，主控单片机可以与通信模块进行数据的发送和接收，实现无线通信和网络通信等功能。
此外，SPI接口还常用于传感器的数据读取。
许多传感器具有SPI接口，通过主控单片机与传感器进行通信，可以获取传感器采集的数据。
例如，温湿度传感器、加速度传感器等都可以通过SPI接口与单片机连接，实现对传感器数据的读取和处理。
在实际的单片机应用中，SPI接口需要根据具体的外设通信需求进行配置。
通常需要设置SPI接口的数据位宽、时钟频率、数据传输模式等参数。
其中，数据位宽指定了每次传输的数据位数，时钟频率决定了数据传输的速度，数据传输模式则指定了时钟边沿的触发方式。
《串行外设接口SPI》课件
目录
• SPI接口概述 • SPI接口工作原理 • SPI接口硬件设计 • SPI接口软件编程 • SPI接口调试与测试 • SPI接口应用实例
01
SPI接口概述
SPI接口定义
SPI，全称为Serial Peripheral Interface，即串行外设接口，是
被片选的从设备的片选引脚。
04
SPI接口软件编程
SPI接口初始化设置
1 2 3
初始化流程
介绍SPI接口的初始化步骤，包括时钟配置、模 式选择、数据位宽、从设备选择等。
SPI模式选择
解释SPI的四种工作模式（模式0、模式1、模式2 、模式3）以及如何根据应用需求选择合适的模 式。
数据传输顺序
说明SPI数据传输的顺序，包括MSB（最高位） 和LSB（最低位）的顺序以及如何通过配置进行 更改。
一种同步串行通信协议。
它主要用于微控制器和外设之间 的通信，如EEPROM、ADC、
DAC等。
SPI接口通过四根线实现通信： SCK（串行时钟）、MOSI（主 设备输出/从设备输入）、MISO （主设备输入/从设备输出）和
NSS（片选）。
SPI接口特点
01
02
03
04
高速通信
SPI接口支持高速数据传输， 最高可达几十Mbps。
高速数据传输
SPI接口的数据传输速度较快，可以满足无线通信设备之间实时数据 传输的需求。
THANKS
感谢观看
详细描述
在选择SPI接口芯片时，需要根据实际需求进行评估。例如，如果需要高速通信 ，可以选择具有高速模式的芯片；如果对功耗有严格要求，可以选择低功耗模式 的芯片。此外，还需要考虑芯片的供应商、价格等因素。
单片机开发 SPI串行外设接口实验(1)
本讲主要内容
1.SPI介绍 2.SPI配置步骤 3.硬件设计 4.软件设计
1.SPI介绍
1.1 SPI简介 SPI的全称是"Serial Peripheral Interface"，意为串行外围接
口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主 要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处 理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的，全双工，同步的 通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线。
// Initialize SPI FIFO registers SpiaRegs.SPIFFTX.all=0xE040;//使能 FIFO，清除发送中断 SpiaRegs.SPIFFRX.all=0x204f;//使能 FIFO 接收 16 级深度 SpiaRegs.SPIFFCT.all=0x0;//清除 FIFO 计数器 SpiaRegs.SPICCR.all =0x000F;//复位 SPI，上升沿发送，下降沿 接收，16位数据 SpiaRegs.SPICTL.all =0x0006;// 无相位延时，主模式 SpiaRegs.SPIBRR =0x007F;//确定 SPICLK SpiaRegs.SPICCR.all =0x009F;//自测模式并从复位状态释放 SpiaRegs.SPIPRI.bit.FREE = 1;//自由运行
3.硬件设计
本实验使用到硬件资源如下： （1）D1 指示灯 （2）RS232 模块 （3）SPI
4.软件设计
本章所要实现的功能是：使用 SPI 实现数据的自发自收，通过串 口将收发的数据输出显示，并且 D1 指示灯闪烁，指示系统运行状 态。程序框架如下： （1）初始化 SPI 相关参数，开启 SPI 自测功能 （2）编写 SPI 收发函数 （3）编写主函数
单片机与外部设备的SPI接口设计与实现
单片机与外部设备的SPI接口设计与实现1.引言单片机与外部设备的通信是嵌入式系统设计中的重要环节。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行通信协议，用于实现单片机与外设之间的数据传输。
本文将探讨单片机与外部设备之间的SPI接口设计与实现。
2.SPI接口简介SPI接口是一种同步的数据总线协议，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI接口包含四个信号线：时钟线（SCK）、主输出从输入线（MISO）、主输入从输出线（MOSI）和片选线（SS）。
通过时钟线的同步操作，主设备可以与从设备进行双向数据传输。
3.SPI接口的工作原理SPI接口的工作原理如下：首先，主设备通过片选线选择从设备，并将数据发送到MOSI线上；随后，主设备通过时钟线提供时钟信号，从而同步数据的传输；同时，从设备将数据通过MISO线发送给主设备；最后，主设备将片选线置高，表示数据传输结束。
4.SPI接口的硬件设计在实现SPI接口的硬件设计时，需要考虑以下几个方面：4.1 片选线的设计片选线的数量由从设备的数量决定。
如果只有一个从设备，可以直接连接到片选线上。
如果有多个从设备，需要使用多个片选线，并通过逻辑门进行选择。
4.2 时钟线的设计时钟线的频率由主设备的时钟频率决定。
需要根据从设备的要求，选择适当的时钟频率。
时钟频率过高可能导致数据传输出错，过低可能导致传输速度较慢。
4.3 数据线的设计数据线包括主输出从输入线（MISO）和主输入从输出线（MOSI）。
需要根据从设备的要求，确定数据线的数量和宽度。
通常，每个从设备都需要一个MISO线和一个MOSI线。
5.SPI接口的软件实现在单片机中实现SPI接口的软件需要编写相应的驱动程序。
以下是SPI接口软件实现的基本步骤：5.1 硬件初始化首先，需要初始化单片机的IO口，并设置片选线等相应的引脚。
5.2 时钟设置根据从设备的时钟要求，设置单片机相应的时钟频率。
SPI总线在51系列单片机系统中的实现(一)
SPI总线在51系列单片机系统中的实现(一)摘要：MCS51系列、MCS96系列等单片机由于都不带SPI串行总线接口而限制了其在SPI总线接口器件的使用。
文中介绍了SPI串行总线的特征和时序，并以串行E2PROM为例，给出了在51系列单片机上利用I/O口线实现SPI串行总线接口的方法和软件设计程序。
关键词：单片机SPI串行总线总线接口1引言SPI(SerialPeripheralInterface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。
SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
由于SPI系统总线一共只需3～4位数据线和控制即可实现与具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8～16位地址线、2～3位控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高设计的可靠性。
由此可见，在MCS51系列等不具有SPI接口的单片机组成的智能仪器和工业测控系统中，当传输速度要求不是太高时，使用SPI总线可以增加应用系统接口器件的种类，提高应用系统的性能。
2SPI总线的组成利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统。
如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1个主MCU和1个或几个从I/O设备所构成的各种系统等。
在大多数应用场合，可使用1个MCU作为控机来控制数据，并向1个或几个从外围器件传送该数据。
单片机中SPI接口的工作原理与应用案例
单片机中SPI接口的工作原理与应用案例一、工作原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信接口协议，常用于单片机和外围设备之间进行数据传输。
它由一个主设备和一个或多个从设备组成，可以同时控制多个从设备。
SPI接口通过四个信号线进行通信：时钟线（SCLK）、主设备输出从设备输入线（MOSI）、主设备输入从设备输出线（MISO）、片选线（SS）。
工作时，主设备驱动时钟线发送时钟信号，从而控制数据传输的时序。
主设备通过MOSI线发送数据到从设备，从设备通过MISO线返回数据给主设备。
片选线用于选择哪个从设备与主设备进行通信，可以通过使能或禁用相应的从设备。
SPI通信的数据传输方式有两种：全双工和半双工。
全双工允许主设备和从设备同时发送和接收数据，而半双工只允许主设备和从设备交替进行数据传输。
SPI 接口的工作速率可以根据应用需求进行调整。
在SPI接口中，主设备控制时钟的频率，从设备根据时钟频率进行数据读取和传输。
二、应用案例1. 存储器扩展模块一个常见的应用案例是在单片机系统中使用SPI接口来扩展存储器容量。
通过连接一块外部存储器，可以实现对大容量数据的读写操作。
主设备通过SPI接口发送读写指令和地址信息，从设备接收指定地址的数据，并将数据返回给主设备。
通过这种方式，可以轻松扩展单片机的存储容量。
2. 传感器数据采集模块SPI接口广泛应用于传感器数据采集模块。
传感器作为从设备连接到单片机系统，通过SPI接口将采集到的数据传输给主设备。
主设备可以根据需要发送控制命令到从设备，从而实现对传感器的配置和采集频率等参数的调整。
例如，温度传感器可以通过SPI接口将采集到的温度数据传输给单片机系统，从而实现实时温度监测。
其他类型的传感器，如加速度传感器、压力传感器等，也可以通过SPI接口与单片机进行数据交换，实现对环境参数的监测和控制。
3. 外部显示模块SPI接口还常被用于连接外部显示模块，如液晶显示屏（LCD）。
单片机与外设之间的通信协议及接口配置
单片机与外设之间的通信协议及接口配置在嵌入式系统中，单片机（Microcontroller Unit, MCU）与外设（Peripheral Devices）之间的通信是非常重要的。
为了实现稳定和可靠的数据传送，单片机和外设之间需要遵循一定的通信协议，并进行正确的接口配置。
本文将介绍几种常用的单片机与外设之间的通信协议以及相应的接口配置方法。
1. SPI协议SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工同步串行通信协议，常用于单片机与外设之间的高速数据传输。
SPI协议需要四根线进行连接：时钟（SCK）、主设备输出从设备输入（MOSI）、主设备输入从设备输出（MISO）和片选（SS）。
接口配置方法：1) 确定单片机的SPI主模式或从模式。
2) 配置时钟极性和相位，定义数据采样的时机和数据发送的时机。
3) 配置SPI通信的速率，根据外设的要求，确定适当的时钟频率。
4) 配置主从模式的选择，根据具体应用要求进行设置。
2. I2C协议I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双线制串行通信协议。
它由两根线组成：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
I2C协议支持多主设备和从设备之间的通信。
接口配置方法：1) 确定I2C总线上的主设备和从设备地址。
2) 配置I2C总线的速率，根据具体应用要求进行设置。
3) 配置主设备的读写操作，发送正确的读写命令与地址。
4) 接收从设备返回的数据，进行数据处理。
3. UART协议UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种异步串行通信协议。
它使用两根线进行通信：一根线用于数据传输（TXD），另一根线用于接收（RXD）。
接口配置方法：1) 配置波特率，根据外设要求以及通信稳定性选择合适的波特率。
2) 配置数据帧格式，包括数据位数、校验位和停止位数等。
3) 配置工作模式，如全双工或半双工模式。
51单片机模拟spi串行接口程序
51 单片机模拟spi 串行接口程序51 单片机模拟spi 串行接口程序，在keilc51 下编写sbit CS=P3A5;sbit CLK= P"5;sbit DataI=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val){unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // write if(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit DataI=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val){unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // write if(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5; sbit DataI=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // writeif(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit DataI=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // writeif(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit Datal=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPl_TransferByte(unsigned char val) unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // writeif(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit Datal=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPl_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;DataI=0; // write if(val&0x80) DataI=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit Datal=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPl_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;Datal=0; // writeif(val&0x80) Datal=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit Datal=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPl_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;Datal=0; // writeif(val&0x80) Datal=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // readCLK=0;return val;}sbit CLK= P1A5;sbit Datal=P1A7;sbit DataO=P1A6;#define SD_Disable() CS=1 // 片选关#define SD_Enable() CS=0 // 片选开unsigned char SPl_TransferByte(unsigned char val) { unsigned char BitCounter;for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--){ CLK=0;Datal=0; // writeif(val&0x80) Datal=1;val<<=1;CLK=1;if(DataO)val|=1; // read}CLK=0;return val;。
实验十一单片机之间SPI总线通信实验
实现了两台单片机之间的SPI总线通信，成功传输 了数据。 掌握了SPI总线的通信协议和基本原理。
回顾本次实验成果和不足之处
• 熟悉了单片机的编程和调试过程。
回顾本次实验成果和不足之处
不足
在实验过程中，出现了数据传输错误的情况，需要进 一步排查问题。
对SPI总线的通信速率和稳定性还需要进一步优化。
稳定性测试
通过示波器等工具测试硬件平台 的信号稳定性和噪声水平，确保 硬件平台正常工作。
编写并调试软件代码实现通信功能
软件代码编写
根据SPI总线通信协议和单片机编程 语言规范，编写实现SPI通信功能的 软件代码。
代码调试
通过单步调试、断点设置等方法，对 编写的代码进行逐步调试，确保代码 逻辑正确且能够实现预期的通信功能 。
SPI通信协议
SPI通信协议定义了四种通信模式，包括主模式、从模式、 CPOL和CPHA的不同组合，以满足不同器件之间的通信需 求。
SPI接口电路
SPI接口电路包括主控制器、从控制器、时钟信号线、数 据输入线、数据输出线和片选信号线等部分，用于实现主 从器件之间的数据传输。
单片机之间通信需求
01
02
03
数据传输需求
单片机之间需要进行数据 传输，以实现信息共享、 协同工作等功能。
实时性要求
单片机之间的通信需要满 足一定的实时性要求，以 确保数据传输的准确性和 及时性。
可靠性要求
单片机之间的通信需要具 备一定的可靠性，以避免 数据传输错误或丢失等问 题。
实验目标与意义
实验目标
通过搭建单片机之间的SPI总线通信实验平台，实现两个单片机之间的数据传 输，验证SPI总线通信的可行性和稳定性。
单片机MCS串行通信接口SCI和串行外设接口SPI
引脚号 功 能
引脚号 功 能
1 接收线信号检测(载波检测DCD) 6 数据通信设备准备就绪(DSR)
2 接收数据线（RXD）
7 请求发送（RTS）
3 发送数据线（TXD）
8 清除发送
4 数据终端准备就绪（DTR）
9 振铃指示
5 信号地（SG）
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《嵌入式应用技术基础教程》课件
8.2 SCI的外围硬件电路与基本编程原理
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0
0
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SCI允许位
模式-字符 空闲线 长度选择位 类型位
循环模式
选择位
发送反转
标志位
唤醒条件位
奇偶校验类 型选择位
奇偶校验 允许位
《嵌入式应用技术基础教程》课件
（3） SCI控制寄存器2(SCI Control Register 2，SCC2)
SCC2的地址是：$0014 ,定义为：
数据位 定义 复位
（3）中断方式MCU方主程序
MC68HC908GP32
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.1μ +5V
PLL滤波 10K 0.47μ 0.01μ
单片机中的SPI通信协议详解与应用案例
单片机中的SPI通信协议详解与应用案例SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工、同步的串行通信协议，广泛应用于单片机与外围设备之间的通信。
本文将详细介绍SPI 通信协议的工作原理、通信格式以及在单片机应用中的实际案例。
### 一、SPI通信协议的工作原理SPI通信协议通常由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。
主设备负责发起通信并控制通信的时序，从设备则根据主设备的指令进行响应。
SPI通信使用四根线进行连接，包括时钟线（SCLK）、主设备输出从设备输入线（MOSI）、主设备输入从设备输出线（MISO）以及片选线（SS）。
在SPI通信中，通信双方通过时钟线同步数据传输，主设备在时钟信号的上升沿或下降沿触发数据传输，而从设备在时钟信号的相反沿进行数据接收。
此外，通过片选线可以选择与主设备进行通信的特定从设备，避免多个从设备同时响应。
### 二、SPI通信协议的通信格式在SPI通信中，数据传输的格式包括数据位数、传输顺序和时钟极性等方面的参数。
常见的SPI通信格式包括数据位宽（1~16位）、传输顺序（MSB first或LSB first）以及时钟极性（空闲时钟高电平或低电平）等。
数据传输过程中，主设备通过时钟线向从设备发送时钟信号，并同时通过MOSI线发送数据，从设备则通过MISO线接收并响应数据。
SPI通信中一般采用全双工通信方式，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
### 三、SPI通信协议的应用案例SPI通信协议在单片机应用中具有广泛的应用场景，例如与外部存储器、传感器、显示屏等外围设备进行通信。
下面以单片机与外部存储器的通信为例，介绍SPI通信协议的应用过程。
1. 初始化SPI通信：配置主设备和从设备的通信参数，包括时钟频率、传输格式等，以确保通信双方能够正常进行数据传输。
2. 选中从设备：通过片选线选择要与主设备通信的具体从设备，避免多个从设备同时响应导致通信错误。
串行外设接口模块SPI通信
串行外设接口模块SPI通信实验一．实验目的1．了解TMS320LF2407同步串行口（SPI）的工作原理2．掌握TMS320LF2407同步串行口（SPI）与SPI接口外设通信的基本方法。
二．实验内容1．用TMS320LF2407A实现DSP与串行（SPI）EEPROM的通信2．用TMS320LF2407A实现双机通信（一个作为主设备，另一个作为从设备）三．实验原理简介1．串行外这（SPI）接口概述部分TMS320LF240x 器件包括带4个引脚的串行外设接口（SPI）。
SPI是一个高速、同步串行I/O口，它允许长度可编程的串行位流（1～16位）以可编程的位传输速度移入或移出器件。
通常SPI用于DSP处理器和外部外设以及其他处理器之间的通信。
典型的应用包括通过诸如移位寄存器。
显示驱动器、DAC以及日历时钟等器件所进行的外部I/O或器件的扩展，SPI的主/从操作支持多处理器通信。
SPI模块的特性包括:。
4个外部引脚：SPISOMI:SPI从动输出/主动输入引脚；SPISIMO:SPI从动输入/主动输出引脚；SPISTE:SPI从动发送使能引脚；SPISLK:SPI串行时钟引脚。
注意：，在不使用SPI模块是，这4个脚都可作一般I/O引脚。
两种工作方式：主动或从动工作方式。
波特率：125种可编程的波特率，在CPU时钟方式下，当频率为30MHz时，波特率可达7.5Mbps。
数据字长：1～16个数据位。
4种时钟方案（由时钟极性和时钟相位控制）包括：※无延时的下降沿：串行外设接口在SPICLK信号下降沿发送数据，而在SPICLK信号上升沿接收数据。
※有沿延时的下降沿：串行外设接口在SPICLK信号下降沿之前的半个周期时发送数据，而在SPICLK信号下降沿接收数据。
※无延时的上升沿：串行外设接口在SPICLK信号上升沿发送数据，而在SPICLK信号下降沿接收数据。
※有沿延时上升沿：串行外设接口在SPICLK信号上升沿之前的半个周期时发送数据，而在SPICLK信号上升沿接收数据。
(单片机原理与应用实验)实验12SPI总线接口
本实验介绍SPI总线接口的工作原理、通信原理、接口电路、数据传输操作、 实验过程，以及可能遇到的问题和解决方法，最后总结实验心得。
SPI总线简介
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种串行通信协议，用于在微控制器和外部设备之间进 行高速、全双工的数据传输。
实验中可能遇到的问题及解决方法
1 通信错误
检查硬件连接和程序逻辑，确保信号线连接正确，程序没有错误。
2 时序问题
调整时钟频率和时钟相位，保证主设备和从设备之间的时序匹配。
总结和实验心得
通过本次实验，我深入了解了SPI总线的工作原理和通信过程，并掌握了如何 使用SPI总线进行数据传输的方法。这对我今后的嵌入式系统开发有很大帮助。
SPI总线通信原理
SPI总线通过四条信号线进行通信，包括时钟信号、主设备输出（MOSI）信号、主设备输入（MISO） 信号以及片选信号（SS）。数据在通信时通过时钟信号同步传输。
SPI总线接口电路
SPI总线接口通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。主设备控制通信时 序，并发送和接收数据。从设备响应主设备的操作，并进行数据传输。
SPI总线数据传输操作
数据传输过程包括主设备生成时制。
SPI总线实验过程
1
2. 程序编写
2
编写单片机程序以控制SPI总线的数
据传输。
3
1. 实验准备
连接电路，准备实验所需的器件和材 料。
3. 实验测试
进行SPI总线的数据传输测试，观察 结果和信号波形。
单片机中SPI接口的原理及应用案例分析
单片机中SPI接口的原理及应用案例分析SPI（Serial Peripheral Interface）是一种通信协议，常用于单片机与外部设备之间的数据传输。
它是一种全双工、同步的串行通信接口，通过四根信号线（SCLK、MOSI、MISO、SS）来进行数据的传输。
本文将介绍SPI接口的原理及其应用案例分析。
一、SPI接口原理SPI接口由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。
主设备通过SCLK信号产生时钟信号，并通过MOSI（Master Output Slave Input）引脚发送数据给从设备，从设备通过MISO（Master Input Slave Output）引脚将数据返回给主设备。
SS（Slave Select）信号用于选择从设备，通过使能或禁用从设备来实现数据传输的目标设备选择。
SPI接口的主设备控制整个通信过程。
主设备在发送数据之前需要将SS信号拉低，选择目标从设备。
然后主设备通过SCLK时钟信号控制数据的传输速率，每个时钟周期传输一个位。
在每个时钟周期的下降沿时，主设备将数据位通过MOSI线发送给从设备，并且从设备在上升沿时通过MISO线返回数据位给主设备。
数据的传输方式可以是8位、16位或更多位。
SPI接口的数据传输可以是全双工或半双工。
在全双工模式下，主设备和从设备可以同时发送和接收数据，互相独立。
在半双工模式下，主设备和从设备交替发送和接收数据，只能一边发送一边接收。
二、SPI接口的应用案例分析1. SPI接口与存储器的应用在许多嵌入式系统中，SPI接口常用于与存储器的连通。
例如，一些单片机将外部Flash存储器用于程序存储，通过SPI接口与单片机进行通信。
主设备发送读或写命令给存储器，从设备接收命令并执行相应的操作。
这种应用案例使得单片机能够扩展存储容量，提高系统的灵活性和可靠性。
2. SPI接口与传感器的应用SPI接口还常用于连接传感器，例如加速度传感器、压力传感器等。
单片机串行口实验报告实验总结
单片机串行口实验报告实验总结一、实验目的本实验旨在让学生了解单片机串行口的基本原理和应用，掌握单片机串行口的编程方法，培养学生动手实践和解决问题的能力。
二、实验器材1. STC89C52单片机开发板2. 电脑串口线3. 电脑终端仿真软件Tera Term三、实验原理串行口是单片机与外部设备进行通信的重要接口之一。
串行口通信是指将数据一个位一个地传输，每个数据位之间有一个时钟脉冲来同步传输。
常见的串行通信协议有RS232、RS485、SPI等。
本实验主要涉及到RS232协议。
四、实验内容1. 实现单片机向电脑发送数据并显示。
2. 实现电脑向单片机发送数据并控制LED灯闪烁。
五、实验步骤1. 连接STC89C52单片机开发板和电脑，使用Tera Term打开串口终端。
2. 编写程序，设置单片机的串行口通信参数（波特率、数据位数、停止位数等），并利用SendData函数向电脑发送数据。
3. 在Tera Term中设置相应的串口参数，并打开“local echo”选项，以便观察单片机发送的数据。
4. 编写程序，接收电脑发送的数据，并根据接收到的数据控制LED灯闪烁。
5. 在Tera Term中输入相应的命令，向单片机发送数据，观察LED灯的闪烁情况。
六、实验结果1. 实现了单片机向电脑发送数据并显示。
2. 实现了电脑向单片机发送数据并控制LED灯闪烁。
七、实验总结本实验使我对串行口通信有了更深入的理解，掌握了单片机串行口编程方法。
同时也锻炼了我的动手能力和解决问题的能力。
在实验过程中还需要注意串口参数设置和通信协议选择等问题，加深了我对这些知识点的理解。
PIC24系列单片机原理与开发 第9章 串行外设接口SPI及编程
第9章串行外设接口SPI及编程9.1.概述串行外设接口（Serial Peripheral Interface），一般简称为SPI接口，是一个同步串行全双工通信接口。
它以主从方式工作,通常有一个主器件和一个或多个从器件。
CPU通过SPI 接口与外围器件交换信息。
简单地说，SPI接口就是一个可编程的移位寄存器，在移位脉冲作用下,数据按位传输,格式为高位在前,低位在后。
数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。
SPI接口有占用I/O口线少，接口简单，传输速度快等优点。
和I2C总线接口一样，SPI接口的芯片引脚数少，可有效地减少芯片封装尺寸，使得PCB板的布局更为紧凑，并且布线也比较方便。
鉴于此，SPI接口也是现在一种常见接口模式。
很多IC 制造商都生产接口为SPI的芯片，例如25Cxx EEPROM、FLASH存储器、移位寄存器、显示驱动器和A/D、D/A转换等芯片，为单片机的扩展带来极大的方便。
PIC24系列的SPI模块与Motorola的SPI和SIOP接口兼容。
根据型号的不同，PIC24系列的大多数芯片集成有两个SPI模块，有几款型号集成了三个SPI模块，只有少数几种引脚较少的芯片为一个SPI模块，它们具有完全相同的功能。
例如PIC24FJxxGA006芯片的SPI模块为2个：SPI1和SPI2。
为表述方便，用SPIx表示某SPI模块，x=1,2,3。
模块的特殊功能寄存器也采用类似的表示法。
例如，SPIxCON指SPI1或SPI2或SPI3模块的控制寄存器。
PIC24系列芯片的SPIx模块主要技术特性可归纳如下：(1)三线同步传送，支持8位或16位全双工数据传输；(2)可工作在主控或从动模式(3)有相互独立的发送和接收缓冲器，实现双缓冲工作；(4)作主控时，移位时钟的频率和相位均可灵活设置；(5)移位时钟可达10MHz;(6)具有发送结束、接收完成和接收溢出标志；(7)支持发送、接收事件中断以及出错中断；(8)支持从动模式的片选或帧脉冲同步功能；(9)可方便地与各种串行扩展器件接口。
PIC单片机串行外设接口(SPI)
© 2010 Microchip Technology Inc.
DS61106F_CN 第 23-3 页
PIC32MX 系列参考手册
图 23-5： SPI 模块框图
内部 数据总线
SPIxBUF 读 SPIxRXB(1) 写 SPIxTXB(1)
寄存器共用地址 SPIxBUF
发送
接收 SPIxSR SDIx SDOx 从选择和 帧同步控制 bit 0
表 23-1： 可用的 SPI 模式 正常模式 帧模式
23.1.1
正常模式 SPI 操作
在正常模式下工作时， SPI 主器件控制串行时钟的产生。输出时钟脉冲的数量对应于传输数据宽 度：8、 16 或 32 位。图 23-1 和 23-2 给出了 SPI 主 - 从器件和从 - 主器件连接图。 图 23-1： 典型的 SPI 主器件—从器件连接图
— = 未实现，读为 0。地址偏移值以十六进制显示。 该寄存器具有关联的清零寄存器， 位于 0x4 字节偏移处。 这些清零寄存器的命名方式是在关联寄存器的名称末尾附加 CLR （例如， SPIxCONCLR） 。 向清零寄存器的任意位写入 1 时，会将关联寄存器中的有效位清零。对清零寄存器的读操作将被忽略。 该寄存器具有关联的置 1 寄存器， 位于 0x8 字节偏移处。 这些置 1 寄存器的命名方式是在关联寄存器的名称末尾附加 SET （例如， SPIxCONSET） 。 向置 1 寄存器的任意位写入 1 时，会将关联寄存器中的有效位置 1。对置 1 寄存器的读操作将被忽略。 该寄存器具有关联的取反寄存器， 位于 0xC 字节偏移处。 这些取反寄存器的命名方式是在关联寄存器的名称末尾附加 INV （例如， SPIxCONINV） 。 向取反寄存器的任意位写入 1 时，会将关联寄存器中的有效位取反。对取反寄存器的读操作将被忽略。 该位并非在所有器件上都可用。详情请参见具体器件数据手册。
(完整版)SPI_IP串行外围设备接口毕业设计
摘要SPI是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI是一种高速的、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间。
SPI Flash 主要用于代码存储或者其他非易失性存储应用。
本设计目的在于完成一个SPI Flash Controller的设计，相当于在上层的Driver 和Flash 器件之间建立起一座连接的桥梁。
控制器接收上层配置的并行数据和控制信号，经过控制器处理之后以串行的方式发送至Flash 器件以完成对Flash 的相应的读写等操作。
本设计采用Verilog HDL 语言，在Vi 编辑器中完成设计，并用EDA tool对设计进行了编译、模拟、仿真和调试。
最后又在FPGA上对结果进行了实践证明。
完成上述全部工作之后，再从功能、面积优化和成本缩减等方面对设计进行分析总结本次毕业设计中获得的宝贵经验。
关键词: 闪存Verilog HDL 串行并行FPGAABSTRACTSPI (Serial Peripheral interface) is a serial periphery slave interface. SPI is a fast, duplex and synchronism communication bus. And there are only 4 pins on the chip of SPI. It is so convenient for wire layings of PCB. SPI Flash is ideal for code download as well as storing nonvolatile voice, text and data.In this design, I the parallel data will be processed, and transmitted to the flash by SPI interface as serial signal in order to execute the read or write operation to the flash. The program actualizes in Verilog HDL, designed in VI under linux. EDA tools are used to simulate, synthesize and debug such as Debussy. After the design’s RTL code and simulation, this design made up a system with other IP on a FPGA platform in order to check the design. After all the work above finished, this paper analyze the function, area and cost of the SPI flash controller, summarize the experience of the graduation design. Keywords：Flash Verilog SERIAL COLLATERAL FPGA毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
实验42000605-串行通信接口与串行外设接口实验
实验42000605 串行通信与串行外设接口实验1. 实验目的1.1 学习M68HC908SR12微控制器串行通信（SCI ）模块的应用。
1.2 学习具备SPI 接口的数码管控制芯片TEC9607的应用 1.3 巩固拨码开关的设计应用。
1.4 巩固M68HC908SR12微控制器A/D 转换模块的设计应用。
1.5 学习继电器的控制应用。
1.6 学习温度测量芯片TMP36的设计应用。
2. 实验器材2.1 MC68HC908SR12微控制器教学实验箱 2.2 汽车数字技术微控制器教学实验系统软件3. 预习内容3.1 MC68HC908SR12微控制器的结构、指令系统。
3.2 MC68HC908SR12微控制器串行通信模块控制寄存器定义及功能。
3.3 MC68HC908SR12微控制器I/O 模块控制寄存器定义及功能。
3.4 MC68HC908SR12微控制器A/D 转换模块控制寄存器定义及功能。
3.5 数码管显示驱动器TEC9607技术手册。
4. 实验要求4.1 编写软件代码，每隔200ms 向上位PC 机发送一组数据。
4.2 编写软件代码，采用握手方式与上位PC 机实现串行通讯，要求在接收到上位PC 机发送的一个字节的握手数据后，再向上位PC 机发送一组数据。
4.3 编写软件代码，控制数码管显示驱动器TEC9607，控制数码管的显示。
4.3 编写软件代码，实现拨码开关状态采集、温度测量、A/D 转换，送上位机显示，并通过控制面板实现继电器的控制。
5. 实验原理5.1 数码管段码位置 图1-15.2数码管显示控制接口资源addpcefbg表1-15.3 数码管显示控制信号时序波形图1-2数据传输格式：1、 送入数码管显示控制芯片TEC9607的5×8位串行移位寄存器中的数是a 、b 、…dp 数据，每次输入段码的顺序为：a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 、dp ，a 为高位、dp 为低位。
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本讲主要内容
1.SPI介绍 2.SPIቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ置步骤 3.硬件设计 4.软件设计
1.SPI介绍
1.1 SPI简介 SPI的全称是"Serial Peripheral Interface"，意为串行外围接
口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主 要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处 理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的，全双工，同步的 通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线。
SPI内部结构简易图
SPI 主要特点有： 可以同时发出和接收串行数据； 可以当作主机或 从机工作； 提供频率可编程时钟； 发送结束中断标志； 写冲突保护； 总线竞争保护等。
1.2 F28335 的 SPI 模块介绍 ①4 个外部引脚： SPISOMI：SPI 从输出/主输入引脚。 SPISIMO：SPI 从输入/主输出引脚。 SPISTE：SPI 从发送使能引脚。 SPICLK：SPI 串行时钟引脚。 ②2 种工作方式：主、从工作方式 ③波特率：125 种可编程波特率。 ④数据字长：可编程的 1-16 个数据长度。 ⑤4 种时钟模式（由时钟极性和时钟相位控制）
⑥接收和发送可同时操作 ⑦增强特点： --16 级发送/接收 FIFO。 --延时发送控制。
1.3 SPI 内部结构框图
1.4 SPI 相关寄存器介绍 SPI 模块相关寄存器主要有如下部分：
2.SPI配置步骤
SPI 相关库函数在DSP2833x_Spi.c 和 DSP2833x_Spi.h 文件中 （1）使能 SPI 外设时钟及初始化对应 GPIO EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SPIAENCLK = 1; // SPI-A EDIS; InitSpiaGpio(); （2）SPI 工作方式及参数设置，包括数据格式、相位极性、FIFO 功能等
（3）SPI 发送和接收函数 Uint16 SPIA_SendReciveData(Uint16 dat) {
// Transmit data SpiaRegs.SPITXBUF=dat; // Wait until data is received while(SpiaRegs.SPIFFRX.bit.RXFFST !=1); return SpiaRegs.SPIRXBUF; }
3.硬件设计
本实验使用到硬件资源如下： （1）D1 指示灯 （2）RS232 模块 （3）SPI
4.软件设计
本章所要实现的功能是：使用 SPI 实现数据的自发自收，通过串 口将收发的数据输出显示，并且 D1 指示灯闪烁，指示系统运行状 态。程序框架如下： （1）初始化 SPI 相关参数，开启 SPI 自测功能 （2）编写 SPI 收发函数 （3）编写主函数
// Initialize SPI FIFO registers SpiaRegs.SPIFFTX.all=0xE040;//使能 FIFO，清除发送中断 SpiaRegs.SPIFFRX.all=0x204f;//使能 FIFO 接收 16 级深度 SpiaRegs.SPIFFCT.all=0x0;//清除 FIFO 计数器 SpiaRegs.SPICCR.all =0x000F;//复位 SPI，上升沿发送，下降沿 接收，16位数据 SpiaRegs.SPICTL.all =0x0006;// 无相位延时，主模式 SpiaRegs.SPIBRR =0x007F;//确定 SPICLK SpiaRegs.SPICCR.all =0x009F;//自测模式并从复位状态释放 SpiaRegs.SPIPRI.bit.FREE = 1;//自由运行