SPI接口技术及应用
电动自行车控制器的通信接口与数据传输技术
电动自行车控制器的通信接口与数据传输技术电动自行车作为环保、便捷的交通工具，越来越受到人们的欢迎。
作为电动自行车的核心部件之一，控制器起着关键的作用。
控制器通过通信接口与其他组件进行数据传输，实现对电池、电机等部件的控制。
本文将详细探讨电动自行车控制器的通信接口与数据传输技术，以期深入了解其工作原理和应用。
一、通信接口介绍1. RS232接口RS232接口是一种串行通信接口，常用于与计算机、显示屏等设备进行连接。
电动自行车控制器通过RS232接口与电池管理系统、显示屏等设备进行数据通信。
RS232接口具有较高的传输速率和稳定性，适合于高速数据传输以及对稳定性要求较高的场景。
2. CAN总线接口CAN总线接口是一种现场总线通信协议，广泛应用于工业自动化、汽车电子等领域。
电动自行车控制器通过CAN总线接口与电池管理系统、电机控制器等设备进行通信。
CAN总线接口具有高可靠性、抗干扰能力强等特点，适合于复杂电气环境下的数据传输。
3. SPI接口SPI（Serial Peripheral Interface）接口是一种串行外设接口，用于连接微控制器和外部设备。
电动自行车控制器通过SPI接口与各个传感器（如速度传感器、刹车传感器等）进行数据交换。
SPI接口传输速度快，适合于实时性要求较高的数据传输场景。
二、数据传输技术1. 数据帧格式电动自行车控制器的通信中使用的数据帧格式通常包括帧头、帧尾、数据字段等部分。
帧头用于标识数据帧的开始，帧尾用于标识数据帧的结束。
数据字段中包含了实际的数据内容。
通过定义统一的数据帧格式，可以保证各个设备之间的数据交互的一致性和可靠性。
2. 数据压缩与加密为了提高数据传输的效率和安全性，电动自行车控制器通常采用数据压缩和数据加密技术。
数据压缩可以减小数据的传输量，提高传输效率；数据加密可以保护数据的安全性，防止数据被非法篡改或窃取。
这些技术的应用可以使得电动自行车控制器在数据传输时更加高效和安全。
SPI、I2C、UART三种串行总线的原理、区别及应用
简单描述：SPI 和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。
SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。
I2C 是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输；而UART是应用于两个设备之间的通信，如用单片机做好的设备和计算机的通信。
这样的通信可以做长距离的。
UART和,UART就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡；SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。
简单的狭义的说SPI和I2C是做在电路板上的。
而UART和SMBUS是在机器外面连接两个机器的。
详细描述：1、UART(TX,RX)就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。
数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。
在多机通信上面用的最多。
2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART 的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。
一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。
3、I2C(SCL,SDA)接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。
一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接。
spi工作原理
spi工作原理
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信接口，用于在芯片之间传输数据。
它由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备控制通信的时钟信号，并发送和接收
数据。
SPI工作原理如下：
1. 时钟信号同步：SPI使用时钟信号将主设备和从设备保持同步。
主设备产生时钟信号，从设备根据时钟信号进行数据传输。
2. 主从选择：主设备通过选择特定的从设备使其处于工作模式。
可以通过片选引脚（Slave Select，SS）来选择从设备。
3. 数据传输：主设备发送一个数据位到从设备，从设备接收并响应主设备发送的数据位。
数据在时钟的上升沿或下降沿进行传输。
4. 数据帧：SPI通信以数据帧为基本传输单位。
数据帧由一个
数据位和可能的附加控制位组成。
数据位可以是单向的（只能由主设备发送）或双向的（主从设备都可以发送和接收）。
5. 传输模式：SPI支持多种传输模式，如CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase）。
CPOL决定时钟信号在空
闲状态时的电平，CPHA决定数据采样的时机。
6. 传输速率：SPI的传输速率由时钟信号的频率决定。
一般来说，SPI的传输速率比较高，可以达到几十兆赫兹甚至上百兆
赫兹。
需要注意的是，SPI是一种点对点的通信接口，每次传输只能有一个主设备和一个从设备进行通信。
如果需要与多个设备进行通信，需要使用多个SPI接口或者使用其他的通信协议。
SPI接口详细说明
SPI 串行外设接口总线，最早由Motorola提出，出现在其M68系列单片机中，由于其简单实用，又不牵涉到专利问题，因此许多厂家的设备都支持该接口，广泛应用于外设控制领域。
SPI接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的。
但正因为没有确切的版本协议，不同家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别，容易引起歧义，有的甚至无法直接互连（需要软件进行必要的修改）。
虽然SPI接口的内容非常简单，但本文仍将就其中的一些容易忽视的问题进行讨论。
SPI ( Serial Peripheral Interface )SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。
时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI 接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
SPI接口信号线SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
设备选择线SS-（Slave select，或CS-）SS-线用于选择激活某Slave设备，低有效，由Master驱动输出。
只有当SS-信号线为低电平时，对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。
SCLK：同步时钟信号线，SCLK用来同步主从设备的数据传输，由Master驱动输出，Slave设备按SCK的步调接收或发送数据。
串行数据线：SPI接口数据线是单向的，共有两根数据线，分别承担Master到Slave、Slave到Master的数据传输；但是不同厂家的数据线命名有差别。
Motorola的经典命名是MOSI和MISO，这是站在信号线的角度来命名的。
MOSI：When master, out line; when slave, in lineMISO：When master, in line; when slave, out line比如MOSI，该线上数据一定是Master流向Slave的。
SPI接口的优缺点及通信原理
SPI接口的优缺点及通信原理SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。
是一种同步串行接口技术，是高速的，全双工，同步的通信总线。
下面就有iBeacon、蓝牙模块厂家-云里物里科技来帮大家讲解下SPI接口的优缺点。
1、SPI接口的优点支持全双工操作；操作简单；数据传输速率较高。
同时，它也具有如下缺点：需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；只支持单个主机；没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
2、SPI通信原理SPI的通信原理是以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备。
SPI接口经常被称为4线串行总线，分别是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
（a）SDO/MOSI–主设备数据输出，从设备数据输入；（b）SDI/MISO–主设备数据输入，从设备数据输出；（c）SCLK–时钟信号，由主设备产生；（d）CS/SS–从设备使能信号，由主设备控制。
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从设备，但只能存在一个主设备，主设备通过片选线来确定要通信的从设备。
这就要求从设备的MISO口具有三态特性，使得该口线在设备未被选通时表现为高阻抗。
3、数据传输在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：1)主设备通过MOSI线发送1位数据，从设备通过该线读取这1位数据；2)从设备通过MISO线发送1位数据，主设备通过该线读取这1位数据。
这是通过移位寄存器来实现的。
如图所示，主设备和从设备各有一个移位寄存器，且二者连接成环。
随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主设备寄存器和从机寄存器，并且依次移入从设备寄存器和主设备寄存器。
当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。
4、内部工作机制SSPSR是SPI设备内部的移位寄存器(Shift Register).它的主要作用是根据SPI时钟信号状态,往SSPBUF里移入或者移出数据,每次移动的数据大小由Bus-Width以及Channel-Width所决定。
单片机技术应用 SPI简介
SPI一、SPI简介SPI（Serial Peripheral Interface ）是串行外围接口设备，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是处于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种协议。
SPI 是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo 构成，其时序其实很简单，主要是在sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
因为是全双工同步通信，所以在传输数据时，左边主机的数据从移位寄存器进入MOSI线上进入右边的从机，并存入最低位，同时从机的最高位通过MISO传输到主机的最低位，当第二位数据进行发送时，最低位的数据会向左移一位并将新数据存入最低位。
二、通信协议1、物理层motorola公司首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave 模式应用，一般仅支持单Master（单主机模式）。
管脚三线SPI：SCLK(时钟线)，MISO（主机接收从机发送），MOSI（主机发送从机接收）四线SPI：CS（片选线），SCLK，MISO，MOSI片选：被选，确定该设备处于何种工作模式连接方式2、数据链路层SPI采用位协议，------高位在前，低位在后SPI有四种工作模式，SPI0 SPI1 SPI2 SPI3SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。
如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。
spi工作原理
spi工作原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工、同步、串行通信总线，它在数字系统中得到了广泛的应用。
SPI接口是一种主从式接口，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。
在SPI接口中，主设备负责产生时钟信号和控制信号，而从设备则根据主设备的指令进行数据传输。
SPI接口的工作原理主要包括四个方面，时钟信号、数据传输、控制信号和传输模式。
首先，SPI接口采用的是同步通信方式，主设备产生的时钟信号会驱动数据的传输，从而保证了数据的同步性。
其次，SPI接口的数据传输是通过主设备和从设备之间的数据线进行的，数据的传输是双向的，主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
这种双向传输的方式使得SPI接口在数据传输速度方面具有较大的优势。
再者，SPI接口通过控制信号来实现数据的传输和接收，主设备通过控制信号来选择从设备并控制数据的传输。
最后，SPI接口的传输模式有四种，分别是模式0、模式1、模式2和模式3，不同的传输模式会影响时钟信号和数据传输的相位和极性。
SPI接口的工作原理可以简单概括为以下几个步骤，首先，主设备产生一定频率的时钟信号，从设备根据时钟信号进行数据传输。
然后，主设备通过控制信号选择从设备，并将数据发送给从设备。
接着，从设备接收数据并进行处理，然后将处理后的数据发送给主设备。
最后，主设备接收从设备发送的数据，并进行相应的处理。
总的来说，SPI接口的工作原理主要包括时钟信号、数据传输、控制信号和传输模式四个方面。
SPI接口通过同步、双向、控制信号和传输模式的方式实现了主设备和从设备之间的高速数据传输，广泛应用于数字系统中。
SPI接口的工作原理清晰明了，为数字系统的设计和应用提供了重要的技术支持。
SPI接口技术在单片机通信中的优势与应用
SPI接口技术在单片机通信中的优势与应用SPI（Serial Peripheral Interface）接口技术是一种在单片机通信中广泛应用的串行通信协议。
它通过简单的硬件接口和高效的通信协议，能够实现快速可靠的数据交换，并且在实际应用中具备一定的优势。
本文将从优势和应用两个方面对SPI接口技术进行介绍和分析。
首先，SPI接口技术在单片机通信中具备以下几个明显的优势。
首先，SPI接口技术的主要优势之一是快速的数据传输速度。
SPI接口采用全双工通信模式，同时具备了高速传输和双向通信的能力，与其他通信协议相比，在传输速度上具备明显的优势。
这使得SPI接口在需要快速数据传输的应用场景中，如显示驱动、传感器接口、存储器芯片等方面得到广泛应用。
其次，SPI接口技术还具备较低的系统成本。
SPI接口协议只需要少量的引脚即可实现通信，通过四根引脚（SCLK、MOSI、MISO和SS）即可实现通信，相比之下，其他通信协议，如I2C和UART等，需要更多的引脚和外围设备，这增加了硬件设计和成本。
因此，SPI接口技术在资源受限的嵌入式系统中得到广泛应用，特别是对于资源受限的单片机来说，SPI接口是一种简单而高效的通信选择。
此外，SPI接口技术在单片机通信中具备良好的可靠性。
SPI接口的通信协议相对简单，数据传输通过硬件时序控制，不依赖于软件的具体实现。
这意味着SPI接口能够提供更高的抗干扰性能和稳定性，能够在不同的环境下可靠地进行数据交换。
这使得SPI接口技术在工业控制、汽车电子和医疗设备等领域中得到广泛应用，这些应用场景对通信的可靠性有着严格的要求。
在实际应用中，SPI接口技术有着广泛的应用领域。
首先，SPI接口技术在存储器芯片中得到广泛应用。
在许多嵌入式系统中，常常需要与外部存储器进行数据交换，如闪存芯片和EEPROM等。
SPI接口提供了一种高速、可靠的数据传输方式，能够满足嵌入式系统对存储器访问的要求。
其次，SPI接口技术在显示驱动中具备重要的应用价值。
串行外设接口SPI通信协议的应用
串行外设接口SPI通信协议的应用简介SPI（全称SerialPeripheral Interface），串行外设接口。
SPI是串行外设接口（SerialPeripheral Interface）的缩写。
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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200。
－－from 百度百科该接口由摩托罗拉在20世纪80年代中期开发，并已成为事实标准。
－－from Wiki从维基百科查阅的的“事实标准”，在这来科普一下知识盲点：事实标准是指非由标准化组织制定的，而是由处于技术领先地位的企业、企业集团制定（有的还需行业联盟组织认可，如DVD标准需经DVD论坛认可），由市场实际接纳的技术标准。
－－from 百度百科SPI接口定义了一主多从这样的一个通信架构，在同一SPI总线上只有一个主机，可以有多个从机。
这样的架构就限制了通信的主动权只能在主机端，主机发起一次通信，从机做出想要。
信号线SPI被称为四线串行总线，其信号线分别有：SCLK：串行时钟（主机输出）MOSI：主输出从机输入或主机输出从机输入（主机输出的数据）MISO：主输入从输出或主输入从输出（从输出的数据输出）SS：从机选择（通常为低电平有效，主机输出）信号线命名也是五花八门，以下的命名也是会遇见的：串口时钟：SCLK：SCK主输出－－－＞从输入（MOSI）：SIMO，MTSR －对应主设备和从设备上的MOSI，相互连接SDI，DI，DIN，SI －在从设备上；连接到主设备上的MOSI，或连接到下面的连接SDO，DO，DOUT，SO －在主设备上；连接到从站上的MOSI，或连接到上面的连接主输入＜－－－从输出（MISO）：SOMI，MRST －对应主设备和从设备上的MISO，相互连接SDO，DO，DOUT，SO －在从设备上；连接到主设备上的MISO，或连接到下面的连接SDI，DI，DIN，SI －主设备；连接到奴隶上的MISO或上面的连接从机选择：SS：SSEL，CS，CE，nSS，／SS，SS＃以上容易让人混淆的名字是SDO、SDI、DOUT、DIN等，这些都需要看具体印在主设备还是从设备上单独讨论。
(完整)SPI协议及工作原理分析
SPI协议及工作原理分析一、概述.SPI, Serial Perripheral Interface, 串行外围设备接口, 是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术. SPI 总线在物理上是通过接在外围设备微控制器(PICmicro) 上面的微处理控制单元 (MCU) 上叫作同步串行端口(Synchronous Serial Port) 的模块(Module)来实现的, 它允许 MCU 以全双工的同步串行方式, 与各种外围设备进行高速数据通信.SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间. 它在芯片中只占用四根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时为 PCB 在布局上节省了空间. 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来越多的芯片上都集成了 SPI技术.二、特点1. 采用主-从模式(Master-Slave) 的控制方式SPI 规定了两个 SPI 设备之间通信必须由主设备 (Master) 来控制次设备(Slave). 一个 Master 设备可以通过提供 Clock 以及对 Slave 设备进行片选(Slave Select) 来控制多个 Slave 设备, SPI 协议还规定 Slave 设备的 Clock 由 Master 设备通过 SCK 管脚提供给 Slave 设备, Slave 设备本身不能产生或控制Clock, 没有 Clock 则 Slave 设备不能正常工作.2. 采用同步方式(Synchronous)传输数据Master 设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(Clock Pulse), 时钟脉冲组成了时钟信号(Clock Signal) , 时钟信号通过时钟极性 (CPOL) 和时钟相位 (CPHA) 控制着两个 SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样, 来保证数据在两个设备之间是同步传输的.3. 数据交换(Data Exchanges)SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换, 是因为 SPI 协议规定一个SPI 设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个 "发送者(Transmitter)" 或者 "接收者(Receiver)". 在每个 Clock 周期内, SPI 设备都会发送并接收一个 bit 大小的数据, 相当于该设备有一个 bit 大小的数据被交换了.一个 Slave 设备要想能够接收到 Master 发过来的控制信号, 必须在此之前能够被 Master 设备进行访问 (Access). 所以, Master 设备必须首先通过 SS/CS pin 对 Slave 设备进行片选, 把想要访问的 Slave 设备选上.在数据传输的过程中, 每次接收到的数据必须在下一次数据传输之前被采样. 如果之前接收到的数据没有被读取, 那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃, 导致 SPI 物理模块最终失效. 因此, 在程序中一般都会在 SPI 传输完数据后, 去读取 SPI 设备里的数据, 即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的.三、工作机制1. 概述上图只是对 SPI 设备间通信的一个简单的描述, 下面就来解释一下图中所示的几个组件(Module):SSPBUF, Synchronous Serial Port Buffer, 泛指 SPI 设备里面的内部缓冲区, 一般在物理上是以 FIFO 的形式, 保存传输过程中的临时数据;SSPSR, Synchronous Serial Port Register, 泛指 SPI 设备里面的移位寄存器(Shift Regitser), 它的作用是根据设置好的数据位宽(bit-width) 把数据移入或者移出 SSPBUF;Controller, 泛指 SPI 设备里面的控制寄存器, 可以通过配置它们来设置SPI 总线的传输模式.通常情况下, 我们只需要对上图所描述的四个管脚(pin) 进行编程即可控制整个 SPI 设备之间的数据通信:SCK, Serial Clock, 主要的作用是 Master 设备往 Slave 设备传输时钟信号, 控制数据交换的时机以及速率;SS/CS, Slave Select/Chip Select, 用于 Master 设备片选 Slave 设备, 使被选中的 Slave 设备能够被 Master 设备所访问;SDO/MOSI, Serial Data Output/Master Out Slave In, 在 Master 上面也被称为 Tx-Channel, 作为数据的出口, 主要用于 SPI 设备发送数据;SDI/MISO, Serial Data Input/Master In Slave Out, 在 Master 上面也被称为 Rx-Channel, 作为数据的入口, 主要用于SPI 设备接收数据;SPI 设备在进行通信的过程中, Master 设备和 Slave 设备之间会产生一个数据链路回环(Data Loop), 就像上图所画的那样, 通过 SDO 和 SDI 管脚, SSPSR 控制数据移入移出 SSPBUF, Controller 确定 SPI 总线的通信模式, SCK 传输时钟信号.2. Timing.上图通过 Master 设备与 Slave 设备之间交换 1 Byte 数据来说明 SPI 协议的工作机制.首先, 在这里解释一下两个概念:CPOL: 时钟极性, 表示 SPI 在空闲时, 时钟信号是高电平还是低电平. 若CPOL 被设为 1, 那么该设备在空闲时 SCK 管脚下的时钟信号为高电平. 当 CPOL 被设为 0 时则正好相反.CPHA: 时钟相位, 表示 SPI 设备是在 SCK 管脚上的时钟信号变为上升沿时触发数据采样, 还是在时钟信号变为下降沿时触发数据采样. 若 CPHA 被设置为 1, 则 SPI 设备在时钟信号变为下降沿时触发数据采样, 在上升沿时发送数据. 当 CPHA 被设为 0 时也正好相反.上图里的 "Mode 1, 1" 说明了本例所使用的 SPI 数据传输模式被设置成CPOL = 1, CPHA = 1. 这样, 在一个 Clock 周期内, 每个单独的 SPI 设备都能以全双工(Full-Duplex) 的方式, 同时发送和接收 1 bit 数据, 即相当于交换了 1 bit 大小的数据. 如果 SPI 总线的 Channel-Width 被设置成 Byte, 表示 SPI 总线上每次数据传输的最小单位为 Byte, 那么挂载在该 SPI 总线的设备每次数据传输的过程至少需要 8 个 Clock 周期(忽略设备的物理延迟). 因此, SPI 总线的频率越快, Clock 周期越短, 则 SPI 设备间数据交换的速率就越快.3. SSPSR.SSPSR 是 SPI 设备内部的移位寄存器(Shift Register). 它的主要作用是根据 SPI 时钟信号状态, 往 SSPBUF 里移入或者移出数据, 每次移动的数据大小由Bus-Width 以及 Channel-Width 所决定.Bus-Width 的作用是指定地址总线到 Master 设备之间数据传输的单位.例如, 我们想要往 Master 设备里面的 SSPBUF 写入 16 Byte 大小的数据: 首先, 给Master 设备的配置寄存器设置Bus-Width 为Byte; 然后往Master 设备的 Tx-Data 移位寄存器在地址总线的入口写入数据, 每次写入 1 Byte 大小的数据(使用 writeb 函数); 写完 1 Byte 数据之后, Master 设备里面的Tx-Data 移位寄存器会自动把从地址总线传来的1 Byte 数据移入 SSPBUF 里; 上述动作一共需要重复执行 16 次.Channel-Width 的作用是指定 Master 设备与 Slave 设备之间数据传输的单位. 与Bus-Width 相似, Master 设备内部的移位寄存器会依据Channel-Width 自动地把数据从 Master-SSPBUF 里通过 Master-SDO 管脚搬运到 Slave 设备里的 Slave-SDI 引脚, Slave－SSPSR 再把每次接收的数据移入Slave-SSPBUF里.通常情况下, Bus-Width 总是会大于或等于 Channel-Width, 这样能保证不会出现因 Master 与 Slave 之间数据交换的频率比地址总线与 Master 之间的数据交换频率要快, 导致 SSPBUF 里面存放的数据为无效数据这样的情况.4. SSPBUF.我们知道, 在每个时钟周期内, Master 与 Slave 之间交换的数据其实都是 SPI 内部移位寄存器从 SSPBUF 里面拷贝的. 我们可以通过往 SSPBUF 对应的寄存器 (Tx-Data / Rx-Data register) 里读写数据, 间接地操控 SPI 设备内部的SSPBUF.例如, 在发送数据之前, 我们应该先往 Master 的 Tx-Data 寄存器写入将要发送出去的数据, 这些数据会被 Master-SSPSR 移位寄存器根据 Bus-Width 自动移入Master-SSPBUF 里, 然后这些数据又会被Master-SSPSR 根据Channel-Width 从Master-SSPBUF 中移出, 通过Master-SDO 管脚传给Slave-SDI 管脚, Slave-SSPSR 则把从 Slave-SDI 接收到的数据移入Slave-SSPBUF 里. 与此同时, Slave-SSPBUF 里面的数据根据每次接收数据的大小(Channel-Width), 通过 Slave-SDO 发往 Master-SDI, Master-SSPSR 再把从Master-SDI 接收的数据移入 Master-SSPBUF.在单次数据传输完成之后, 用户程序可以通过从 Master 设备的 Rx-Data 寄存器读取 Master 设备数据交换得到的数据.5. Controller.Master 设备里面的 Controller 主要通过时钟信号(Clock Signal)以及片选信号(Slave Select Signal)来控制 Slave 设备. Slave 设备会一直等待, 直到接收到 Master 设备发过来的片选信号, 然后根据时钟信号来工作.Master 设备的片选操作必须由程序所实现. 例如: 由程序把 SS/CS 管脚的时钟信号拉低电平, 完成 SPI 设备数据通信的前期工作; 当程序想让 SPI 设备结束数据通信时, 再把 SS/CS 管脚上的时钟信号拉高电平.。
SPI总线原理与应用篇
SPI总线原理与应用篇《电子制作》2008年9月站长原创，如需引用请注明出处大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用IIC总线的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习SPI总线的基本原理与应用实例。
先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI 总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。
主体系统如图1所示，其配套书本教程《单片机快速入门》如图2所示。
图1 51单片机综合学习系统主机部分图片图2 51单片机综合学习系统配套书本教程——《单片机快速入门》上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的AT93C46芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。
SPI总线简介SPI总线基本概念SPI ( Serial Peripheral Interface ———串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。
外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。
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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
其工作模式有两种：主模式和从模式。
SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。
也就是SPI是一种规定好的通讯方式。
这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。
SPI接口详细讲解
• CPOL(时钟极性)=0; • 上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 • 上升沿到来的时候，MOSI上的电平将被发送到从设备
的寄存器中。 • 下降沿到来的时候，MISO上的电平将被接收到主设备
的寄存器中。 • 假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuf=0xaa
(10101010)，从机的sbuf=0x55 (01010101)，下面将分步 对SPI的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发 送数据)。Sbuf（串行接收和发射缓冲器）
7
脉冲
0 1↑ 1↓ 2↑ 2↓ 3↑ 3↓ 4↑ 4↓ 5↑ 5↓ 6↑ 6↓ 7↑ 7↓ 8↑
1
2021/6/4
一 SPI接口简介
SPI(Serial Peripheral Interface--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。如图1
Master
SCLK MOSI Mபைடு நூலகம்SO
/SS
Slave
2
2021/6/4
• （1）MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入 • （2）MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出 • （3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生 • （4）/SS – 从设备使能信号，由主设备控制
主机sbuff 10101010 0101010X 01010100 1010100X 10101001 0101001X 01010010 1010010X 10100101 0100101X 01001010 1001010X 10010101 0010101X 00101010 0101010X
SPI和I2C接口技术在单片机系统中的比较与选择
SPI和I2C接口技术在单片机系统中的比较与选择概述：在单片机系统中，SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）是两种常用的串行通信接口技术。
它们被广泛应用于各种嵌入式系统中，包括传感器、设备和外设之间的通信。
本文将对SPI和I2C接口技术进行比较，并探讨在不同情景下的选择。
一、SPI接口技术SPI是一种同步串行通信协议，允许单片机与多个外围设备进行双向通信。
SPI 接口使用了四条信号线：SCLK（时钟线）、MOSI（主机数据输出从机数据输入线）、MISO（主机数据输入从机数据输出线）和SS/CS（片选/使能信号线）。
使用SPI接口的主要优点如下：1. 高速：SPI接口能够达到很高的传输速率，有助于实现实时数据传输和高速操作。
2. 简单：SPI接口的硬件和软件实现相对简单，易于使用和调试。
3. 多从机支持：SPI支持主机与多个从机之间的通信，可以控制多个外围设备。
4. 数据传输可靠性：SPI接口在传输数据时具有很高的可靠性和稳定性。
然而，SPI接口也有一些限制和缺点：1. 连接数限制：SPI接口对于从机数量有一定限制，通常只能连接少量的外围设备。
2. 复杂性：虽然SPI接口的硬件实现比较简单，但在多从机情况下，软件实现可能更加复杂。
3. 电线数量：SPI接口需要四条信号线，这可能限制了系统设计的灵活性。
4. 电线长度：SPI接口的传输距离受限于电线长度并且容易受到传输信号的干扰。
二、I2C接口技术I2C接口是一种串行双向通信协议，也被称为TWI（Two Wire Interface）。
它使用了两条信号线：SCL（时钟线）和SDA（数据线）。
I2C接口可以实现多个从机与单个主机之间的通信。
I2C接口的优点包括：1. 简单：I2C接口的硬件和软件实现相对简单，易于集成和调试。
2. 多从机支持：I2C接口允许连接多个从机，方便实现复杂的系统。
SPI的接口及其应用
SPI的接口及其应用2010-09-01 00:10:29| 分类：ARM及程序设计| 标签：|字号大中小订阅1 SPI接口的特点目前很多单片机都配置有SPI、I2C或UART等串行接口。
在SPI、I2C及UART三种串行接口一般情况下速度最快的是SPI。
I2C接口由于是二线协议速度很难超过1MHz/ Bit，而UART工作在方式0（8位移位寄存器）时时钟速度为系统时钟的十二分之一(Fosc/12)，而SPI接口时钟速度一般为系统时钟的四分之一(Fosc/4)。
典型SPI接口结构如图1所示。
串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口，Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。
SPI 用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI可以同时发出和接收串行数据。
它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。
这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器，复杂的LCD显示驱动器，A/D、D/A转换子系统或其他的MCU。
当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。
发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。
主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。
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。
图2和图3中还给出了SPI总线工作的四种方式及SPI总线接口的时序。
SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。
单片机与SD卡的接口技术及应用
单片机与SD卡的接口技术及应用SD卡是一种常见的存储介质，被广泛应用于各种电子设备中。
而单片机作为一种微型计算机，常常需要与SD卡进行数据交互，实现数据的读写。
本文将重点讨论单片机与SD卡的接口技术及应用。
首先，为了实现单片机与SD卡之间的通信，必须了解SD卡的工作原理和接口规范。
SD卡采用SPI（Serial Peripheral Interface）或SDIO（SecureDigital InputOutput）接口进行通信。
SPI接口是一种串行通信接口，采用4线全双工通信模式；而SDIO接口则是一种并行接口，采用多线程通信模式。
根据实际需求，选择合适的接口方式。
在选择接口方式后，需要根据SD卡的物理接口进行连接。
SD卡的物理接口分为标准卡接口和微型卡接口，标准卡接口主要用于传统的SD卡，而微型卡接口则用于小型设备。
通过适配器可以实现不同接口类型之间的兼容。
根据SD卡的接口类型，将其与单片机相应的接口引脚连接。
接下来，需要编写相应的软件驱动程序，以实现单片机与SD卡的数据交互。
首先，需要对SD卡进行初始化，包括发送命令和等待SD卡的响应。
接着，可以实现数据的读取和写入操作。
数据读取包括发送读命令、接收数据和校验数据等步骤；数据写入包括发送写命令、发送数据和校验数据等步骤。
通过相应的操作，可以实现对SD卡中存储数据的读取和写入。
在实际应用中，单片机与SD卡的接口技术具有广泛的应用场景。
首先，可以将单片机与SD卡结合，实现数据的存储和读取。
例如在一些嵌入式系统中，单片机可以采集传感器数据，并将其存储在SD卡中，以便后续的数据分析和处理。
同时，通过SD卡的大容量，可以存储更多的数据，提高系统的灵活性和可扩展性。
此外，单片机与SD卡的接口技术还可以被应用于数据传输领域。
通过单片机与SD卡的组合，可以实现数据的高速传输和存储。
例如在一些音频设备中，单片机可以通过SD卡来播放音乐和录制声音，提供更好的用户体验。
SPI总线信号性能及完整性测试规则与技术
SPI总线信号性能及完整性测试规则与技术1. 引言SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种常用的串行通信接口，用于在微控制器和外部设备之间传输数据。
为了确保SPI总线的性能和完整性，需要进行相应的测试。
本文将介绍SPI总线信号性能及完整性测试的规则和技术。
2. 测试规则2.1 测试环境搭建在进行SPI总线信号性能及完整性测试之前，需要搭建合适的测试环境。
测试环境应包括SPI主设备和SPI从设备，以及相应的测试仪器和软件。
2.2 测试步骤SPI总线信号性能及完整性测试通常包括以下步骤：1. 设置测试参数：确定测试时使用的SPI总线时钟频率、数据位宽等参数。
2. 发送测试数据：SPI主设备向从设备发送测试数据，可以使用随机数据或特定模式的数据。
3. 接收测试数据：从设备接收主设备发送的测试数据，并进行相应的校验。
4. 分析测试结果：根据接收到的测试数据和校验结果，分析SPI总线的性能和完整性。
2.3 测试指标SPI总线信号性能及完整性测试的指标包括以下几个方面：1. 时序要求：测试时需要检查SPI总线的时钟、数据传输延迟等时序要求是否满足。
2. 噪声干扰：测试时需要检查SPI总线是否受到噪声干扰，例如电磁干扰、信号串扰等。
3. 传输速率：测试时需要检查SPI总线的传输速率是否符合设计要求。
4. 数据完整性：测试时需要检查发送和接收的数据是否完整无误。
3. 测试技术3.1 时序分析时序分析是SPI总线信号性能及完整性测试中常用的技术之一。
通过使用逻辑分析仪等测试仪器，可以捕获和分析SPI总线上的时序波形，以确保时序要求的满足。
3.2 噪声抑制为了抑制SPI总线受到的噪声干扰，可以采取一些措施，例如增加屏蔽、使用滤波器、调整信号线布局等。
同时，合理设计电路和地线布局也可以有效降低噪声干扰。
3.3 数据校验在SPI总线信号性能及完整性测试中，数据校验是一项重要的技术。
通过在发送和接收端实现校验算法，可以检测数据传输中的错误，并确保数据的完整性。
解读SPI的使用
SPI（Service Provider Interface），这是一个令人着迷的技术领域，也是很多Java开发者必须要熟悉的概念。
SPI是Java提供的一种服务发现机制。
通过SPI可以定义服务接口，而具体的实现则由各个厂商或模块提供。
这种松耦合的设计，让我们的应用更加灵活、可扩展。
在SPI的机制中，核心是通过约定的配置文件来实现服务的注册和发现。
通常情况下，会在META-INF/services目录下创建一个以服务接口为名字的文件，文件内容是实现类的权限定名。
这样，当应用启动时，Java就能够自动扫描这些配置文件，加载相应的实现类，从而完成服务的注册和发现。
SPI的使用场景了解了SPI的基本概念，那么在实际的开发中该如何利用？下面，结合几个典型的使用场景，带大家一探究竟。
扩展框架：在很多开发框架中，SPI的身影随处可见。
一个典型的例子是Java的JDBC（Java Database Connectivity）规范。
在JDBC中，定义了一系列的接口，如Driver、Connection 等，而具体的数据库驱动则由各个数据库厂商提供。
这种设计让开发者可以在不修改框架代码的情况下，通过配置文件来切换不同的数据库驱动，实现了框架的可扩展性。
插件系统：SPI也常常被用于实现插件系统。
比如，开发了一个文本编辑器，用户可以根据自己的需求安装不同的插件，比如语法高亮、代码补全等。
通过SPI，可以定义一个插件接口，让插件开发者实现自己的插件，并通过配置文件告诉编辑器去加载哪些插件。
这样，用户可以根据自己的需求来自定义编辑器的功能，而不需要修改编辑器的源代码。
事件驱动：在事件驱动的应用中，SPI也能够发挥巨大的作用。
例如，Spring框架中的事件监听器就是一个典型的SPI 应用。
Spring定义了一些事件，用户可通过实现Application Listener接口，然后在配置文件中声明自己的监听器，来响应不同的事件。
SPI接口应用之一---看门狗芯片X25045
SPI接口应用之一---看门狗芯片X25045 SPI接口应用之一－－－看门狗芯片X25045hadao 发表于 2006-5-8 0:08:41一、引脚定义及通信协议SO：串行数据输出脚，在一个读操作的过程中，数据从SO脚移位输出。
在时钟的下降沿时数据改变。
SI：串行数据输入脚，所有的操作码、字节地址和数据从SI脚写入，在时钟的上升沿时数据被锁定。
SCK：串行时钟，控制总线上数据输入和输出的时序。
/CS ：芯片使能信号，当其为高电平时，芯片不被选择，SO脚为高阻态，除非一个内部的写操作正在进行，否则芯片处于待机模式；当引脚为低电平时，芯片处于活动模式，在上电后，在任何操作之前需要CS引脚的一个从高电平到低电平的跳变。
/WP：当WP引脚为低时，芯片禁止写入，但是其他的功能正常。
当WP引脚为高电平时，所有的功能都正常。
当CS为低时，WP变为低可以中断对芯片的写操作。
但是如果内部的写周期已经被初始化后，WP变为低不会对写操作造成影响。
二、硬件连接三、程序设计状态寄存器：7 6 5 4 3 2 1 0X X WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP WIP：写操作标志位，为1表示内部有一个写操作正在进行，为0则表示空闲，该位为只读。
WEL：写操作允许标志位，为1表示允许写操作，为0表示禁止写，该位为只读。
BL0，BL1：内部保护区间的地址选择。
被保护的区间不能进行看门狗的定时编程。
WD0,WD1：可设定看门狗溢出的时间。
有四种可选择：1.4s,600ms,200ms,无效。
操作码：WREN 0x06 设置写允许位WRDI 0x04 复位写允许位RDSR 0x05 读状态寄存器WRSR 0x01 写状态寄存器READ 0x03/0x0b 读操作时内部EEPROM页地址 WRITE 0x02/0x0a 写操作时内部EEPROM页地址程序代码：＃i nclude <reg51.h>sbit CS= P2^7;sbit SO= P2^6;sbit SCK= P2^5;sbit SI= P2^4;#define WREN 0x06 //#define WRDI 0x04 //#define RDSR 0x05 //#define WRSR 0x01 //#define READ0 0x03 //#define READ1 0x0b //#define WRITE0 0x02 //#define WRITE1 0x0a //#define uchar unsigned charuchar ReadByte() //read a byte from device{bit bData;uchar ucLoop;uchar ucData;for(ucLoop=0;ucLoop<8;ucLoop++){SCK=1;SCK=0;bData=SO;ucData<<=1;if(bData){ ucData|=0x01; }}return ucData;}void WriteByte(uchar ucData)//write a byte to device {uchar ucLoop;for(ucLoop=0;ucLoop<8;ucLoop++){if((ucData&0x80)==0) //the MSB send first{SI=0;}else{SI=1;}SCK=0;SCK=1;ucData<<=1;}}uchar ReadReg() //read register{uchar ucData;CS=0;WriteByte(RDSR);ucData=ReadByte();CS=1;return ucData;}uchar WriteReg(uchar ucData) //write register{uchar ucTemp;ucTemp=ReadReg();if((ucTemp&0x01)==1) //the device is busyreturn 0;CS=0;WriteByte(WREN);//when write the WREN, the cs must have a high levelCS=1;CS=0;WriteByte(WRSR);WriteByte(ucData);CS=1;return 1;}void WriteEpm(uchar cData,uchar cAddress,bit bRegion) /* 写入一个字节，cData为写入的数，cAddress为写入地址，b Region为页 */{while((ReadReg()&0x01)==1); //the device is busyCS=0;WriteByte(WREN); //when write the wren , the cs must hav e a high levelCS=1;CS=0;if(bRegion==0){ WriteByte(WRITE0);} //write the page addrelse{WriteByte(WRITE1);}WriteByte(cAddress);WriteByte(cData);SCK=0; //CS=1;}uchar ReadEpm(uchar cAddress,bit bRegion)/* 读入一个字节，cAddress为读入地址，bRegion为页 */ {uchar cData;while((ReadReg()&0x01)==1);//the device is busyCS=0;if(bRegion==0){WriteByte(READ0); }else{WriteByte(READ1);}WriteByte(cAddress);cData=ReadByte();CS=1;return cData;}main(){WriteReg(0x00);//set the watchdog time as 1.4s CS=1;CS=0; //reset the watchdog}基于X25045的新型看门狗电路图作者：重庆三峡学院应用技术学院谢辉来源：不详点击数：更新时间：2007年02月14日看门狗(watchdog)电路是嵌入式系统需要的抗干扰措施之一。
spi芯片
spi芯片SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外设接口协议，常用于连接微控制器与外部设备之间进行通信。
SPI芯片指的是采用SPI协议进行数据传输的集成电路。
在这篇文章中，我们将详细介绍SPI芯片的工作原理、应用领域以及优势。
SPI芯片通过四根信号线（SCLK、MISO、MOSI、SS）与微控制器进行通信。
其中，SCLK是时钟信号，用于同步数据传输；MISO是从设备输出，用于将数据从外设传输到微控制器；MOSI是主设备输出，用于将数据从微控制器传输到外设；SS是从设备选择信号，用于从多个外设中选择进行通信。
通过这四根信号线，SPI芯片可以在微控制器和外设之间实现全双工的同步通信。
SPI芯片广泛应用于各种领域，包括通信设备、嵌入式系统、工业自动化、汽车电子等。
在通信设备中，SPI芯片可以用于与各种外设通信，如LCD显示屏、EEPROM存储器、无线模块等。
在嵌入式系统中，SPI芯片可以用于扩展GPIO口数量、实现高速数据传输等。
在工业自动化中，SPI芯片可以用于控制和监测各种传感器。
在汽车电子中，SPI芯片可以用于控制车载娱乐系统、仪表盘显示等。
与其他通信协议相比，SPI芯片具有一些优势。
首先，由于采用了全双工通信，SPI芯片的数据传输速度较快，能够达到几十MHz的传输速率。
其次，SPI芯片的连接简单，只需要四根信号线即可完成通信，无需复杂的地址和控制线。
此外，SPI芯片具有较低的成本和较小的封装尺寸，适用于各种场景。
SPI芯片也存在一些限制。
首先，由于SPI芯片使用的是主-从架构，只能由主设备发起通信，所以不能实现多主设备同时通信的功能。
其次，SPI芯片的通信距离相对较短，一般在几米范围内。
另外，SPI芯片没有提供错误检测和纠正机制，因此在传输过程中出现错误的概率较高。
总的来说，SPI芯片是一种应用广泛的通信接口，可实现微控制器与外部设备之间的高速、简单的数据传输。
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示。 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ ’ 上接第 #" 页 ( 确定出通信方式时 6@M … 4@M 方式还是以 4@M … ! @)* 接口芯片读入或送出数据发生在时钟信 号的上升沿或是下降沿。在进行编程时应使数据保 持稳定后再进行数据的读写操作； " 数据需保持的最低有效时间，避免在 @)* 接 口芯片未完成读写数据时即进行下一次的操作； # 对于从节点主动寻求主动节点服务的接口芯 片，应注意 @)* 接口芯片发出中断数据请示信号后， 所需的响应时间，以避免出现 @)* 接口芯片发出请 示服务信号后长时间处于等待状态而致使数据信息 丢失等现象的出现。 $在进行数据通信时，通信字节位发出的顺序， 6@M 的方式进行。 B 结束语 本文介绍了在 @)* 接口的一般技术以及在进行 硬件设计及软件编程时应注意的一些问题，希望对 工程设计人员有所帮助与借鉴。 参考文献
由于在本系统中使用的是多媒体定时，对于定 时服务的回调函数都必须作为中断代码来对待，因 为它们是由一个中断服务程序直接调用的。由于回 调函数属于中断代码，因此大多数 !"#$%&’ ()* 函 数调用都不适用，只有几个简单的函数仍然可以使 用 ， 如 )%’,6.’’78. 9 : ， ;.,5<==.#,>7’? 9 : ， 所以在本系统的开发中只能选 @.#$6.’’78. 9 : 等。 用第三种方案， 使用 5 语言来编写通讯代码， 对端口 直接进行操作 03 2 上位机的通讯程序流程图如图 A 所
图A
上位机通讯程序流程图
B
结论
将上述实现 @C 系列可编程序控制器与工业控 制机 *)5 之间通讯的软、硬件解决方案应用于超薄 快速铸轧机的上位机控制系统中，经在实验轧机上 进行调试， 证明系统运行正常、 可靠性高。其定时精
图3 )45 通讯程序流程图
度、传输速率以及抗干扰能力均达到或超过设计指 标， 为将来系统的进一步升级打好了基础， 得到用户 单位的好评。 参考文献
有 234$5/46 型 的 !#*#1 等 、 网 络 控 制 器 $$7 $$*%"88 等， 39, 显示驱动芯片 64:;!<=、 *%!88、 64:;!!< 等等。这些芯片通常需要同微处理器相连 接才能最大程度发挥他们的效能。 设计人员使用 $%& 接口芯片进行电路设计时具有一定的灵活性， 既可选
通过以上的说明可以看出，基于 $%& 总线接口构 成的主从分布式通信网络的主从节点仅是相对的。 对 主从点需要完成的是给出片选 于 $%& 接口网络而言， 信号及时钟信节， 它可以主动的与各从节点进行信息 的交流； 而在从节点主动要求服务的情况下， 它却是 一种半主动的形式。 同时也可以看出由 $%& 接口技术 （&’() *$) $*+) $,& - $,.） 构成的网络接口信号线 如果辅之以相应完备的通信协议， 其服务功能必然会 大大的增强， 相比于 /$#01 等主从式分布网络而言， 其通信速率也应有较大的提高。 " $%& 接口芯片同微处理芯片的接口 当前市场上具有 $%& 接口类型的芯片很多， 比如
《工业控制计算机 》 !""# 年 #$ 卷第 ! 期
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’() 接口技术及应用
左东广 魏瑞轩
（&#""$%） 西安交通大学综合自动化研究所
!"#$%&’$ !"#$% &$’$(# )*+,*(%* "- ./0 1 .*2$34 /*2$56*234 0(&*2-3%* 7 $) 8*4&3$4*849 8*)%2$:*8 $( &6$) 535*2; 3(8 &6* 4$(<$(# ’*&6"8) :*&=**( >$%2"%"(&2"44*2 3(8 ./0 %6$5 32* 34)" 52*)*(&*8? @$(3449; )"’* 3&&*(&$"() 32* $(&2"8,%*8 3:",& &6* 2*34$A3&$"( "- 52"#23’’$(#? ()* +,%-#. ./0， >$%2"%"(&2"44*2， &$’$(# )*+,*(%* 4"#$% 摘 说明。 关键词： 微处理器， 时序逻辑 ./0 接口， 要 本文详细介绍了 ./0 接口芯片的逻辑时序， 给出了实现硬件接口的连接方式， 并对编程实现时的注意事项进行了
B
引言 在网络技术飞速发展的今天， 有许多芯片被用作
数据交换的核心器件， 以起到承上启下进行数据交换 的枢纽作用，或者是在集成电路之间进行数据的显 示、 存储等。如果需要， 它既可以将数字信号进行 C D E 转换，以便于进行功率放大与信息发送，又可以将 外部模拟信号进行 E D C 转换，以便于同数字逻辑电 路进行信息交换，减轻数字逻辑电路处理数据的压 力。这些芯片同数字逻辑电路的接口，有许多采用 （.*2$34 /*2$56*234 0(&*2-3%*） 接口技术。./0 接口 ./0 技术是一种高速高效率的串行接口技术， 主要用于扩 展外设和进行数据交换， 这在许多高档单片机中已作 为一种配置标准， 如 EFGH.GIJI、 >KLGMKNJ 等等， 使工程技术人员在组建系统时具有更大的灵活性， 从 而受到工程技术人员的欢迎。但是不同厂家所提供 的芯片的 ./0 接口 1 尽管不同的数字芯片提供的 ./0 接口引脚数大同小异 7 ，但接口的逻辑时序要求却因 芯片的不同而有所差异 ; 从而使得工程技术人员在进 行程序设计、 调试电路时稍有不慎便会陷入盲区而浪 费大量宝贵的时间。为此 ; 笔者将根据自己的实践经 其中的许多分 验对 ./0 接口作出尽可能详细的介绍， 析是以 0(&*44"( 公司的 K*O,) 网络控制器 ..K/PNN 的为基础的， 并给出了使用单片微处理器同 ./0 接口 芯片的接口联接及程序流程。 I ./0 接口概述
一般而言， ./0 总线接口主要用于主从分布式的 通信网络，由 Q 根口线即可完成主从之间的数据通 （.K!R） 信。这四根口线分别为： 时钟线 、 数据输入线 （.C0） 、数据 输出 线 （.CS） 、 片选 线 （K. " ） ，如 >KLGMKNJ、EFGH.GIJI 的接口设置即是如此。其 中，K." 的有效与否完全由主控制器来定，时钟信号 也由主控制器发出。 通过 ./0 接口进行数据通迅的逻 （数据读写应在上升沿） 辑时序图一般如图 B 所示 。
对 $%& 接口类型芯片编程时应注意的一些问题 在对具有 $%& 接口类型的芯片进行编程时， 设计 ? 下转第 "= 页 @
人员一般应注意以下几个问题：
《工业控制计算机 》 !""# 年 #$ 卷第 ! 期
%&
法： 一是利用 !"#$%&’ ()* 有关串行通讯的函数， 二 是利用有关串行通讯的 (+,"-. / 控件，三是直接对 端口进行操作。 01 2
图"
读指令的一般逻辑时序
而当从节点主动请求与主节点进行通信时， 从节 点会主动发出一个中断请求信号， 要求主节点服务于 自己的通信要求， 这时主节点可以通过查询的方式确 定申请源， 并给出相应的服务信息， 其时序一般如图 # 所示。
图1
$%& 接口芯片同微处理器的两种连接方式
#
图# 从节点主动发起的通信时序图
图! 写指令逻辑时序
用具有 $%& 接口的微处理器如 4(0=10!1!、 >05*81 等，也可选用没有 $%& 接口的单片处理器而使通用 图 1 分别示出 & - . 端口来完成这些信号联接的要求， 了这两种接口连接方式。 图 1 给出的两种联接方式看 起来似乎是一样，但在编程实现时有着显著的不同： 第一种联接方式需对微处理的 $%& 接口进行初始化， 在进行通信时仅只对完整的字节进行处理， 而第二种 方式则需对进行通信的数据包的每个字节的每个数 据位进行单独的处理。 对于不带中断请求服务的接口芯片， 在进行硬件 连接时， 将中断连接端去掉即可； 另有一种 $%& 类型 的接口芯片，它有只有一根信号输入线 （$,&） 如 64:;!!<，则进行硬件连接时只须 *$"，$*3+ 及 （对于主节点为 $,.） 几根信号线的连接即可， 这 $,& 些可根据不同的情况作出不同的选择。
西门子公司 DE @>F)C 标准和系统功能参考， 清华大学出版社， 1E 贺军等译， !"#$%&’GB 通信编程， DGGC 3E 希望图书创作室译， H"’<7I 5 J JKE L 技术内幕，北京希望 电脑公司， 北京希望电子出版社， DGGG 王灏编， 可编程控制器入门教程， 华南理工大学出 AE 钟肇新， 版社， DGGG
图Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
./0 接口的一般时序图
在一个网络系统中，当外部网络节点同本地网络 节点进行数据通信时， 仅仅依靠上述的四根口线并不 能很好的完成数据的通信， 因而在某些含有 ./0 接口 （0TF 或 的网络节点器中另外设置了一根中断信号线 ， 其主要功能是： 在数据信息发送或接收完成、 0TF" ） （或 接收到其它外部网络数据信息以及 ./0 字节发送 接收） 完成时通知主控制器， 以便于主控制器作下一 步的处理工作。 一般的读写时序如图 I 及图 P 所示。 在基于 ./0 总线接口构成的通信网络中， 通信可 由主节点发起， 也可由从节点发起。当主节点发起通 信时， 它可主动对从节点进行数据的读写操作。工作