串行外设接口应用举例
6.6 串行外设接口SPI
名称
功能说明
SPICCR SPICTL SPISTS
SPI配置控制寄存器 SPI操作控制寄存器
SPI状态寄存器
SPI软件复位、SPICLK极性选择、传输 数据长度选择。
SPI中断及超时中断使能、SPICIK相位选 择、主/从操作模式和数据发送使能。
中断及超时中断标志、发送缓冲器满标志。
SPIBRR
SPI波特率寄存器
SPISIMO：从动输入/主动输出引脚 SPISTE：从动发送使能引脚 SPICLK：串行时钟引脚 南京航空航天大学自动化学院DSP技术应用实验室
SPI功能引脚图
南京航空航天大学自动化学院DSP技术应用实验室
地址 7040h 7041h 7042h 7044h 7046h
9个SPI模块寄存器
寄存器
（4）.SPI波特率寄存器SPIBRR—地址7044h （5）.SPI仿真接收寄存器SPIRXEMU—地址7046h
南京航空航天大学自动化学院DSP技术应用实验室
（6）.SPI接收缓冲寄存器SPIRXBUF
SPI模块接收到的数据。 SPIDAT接收完毕数据后，将其传送到SPIRXBUF， 同时置位SPI INTFLAG；数据读出后，自动清除 SPI INTFLAG 。
数据传输波特率（7位）
SPIRXEMU SPI接收仿真缓冲寄存器
存放接收到的数据、支持仿真
7047h 7048h 7049h 704Fh
SPIRXBUF
SPI接收缓冲寄存器
SPITXBUF
SPI发送缓冲寄存器
SPIDAT
SPI串行数据寄存器
SPIPRI SPI中断优先级控制寄存器
存放接收到的数据 存放下一个要发送的数据 存放发送或接收到的数据 规定中断优先级高低及仿真挂起时的操作
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。
常用通讯接口介绍及应用
常用通讯接口介绍及应用常用的通讯接口是指用于不同设备之间进行数据传输和通信的接口标准或协议。
通讯接口在各种电子设备和计算机系统中发挥着非常重要的作用，它们决定了设备之间能否正常进行数据交换和通信。
下面将介绍一些常见的通讯接口及其应用。
1. USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）：USB接口是一种用于计算机和其他电子设备之间连接和传输数据的通用接口标准。
目前应用最广泛的是USB 3.0接口，它的传输速度可以达到5Gbps，适用于连接鼠标、键盘、打印机、移动硬盘等外部设备。
3. Ethernet（以太网）：以太网接口是一种广泛应用于局域网（LAN）的传输接口，用于连接计算机、服务器、网络设备等。
它的速度可以从10Mbps到1Gbps不等，可根据实际应用需求选择连接速度。
以太网接口是企业网络和家庭网络的主要通信接口。
4. Bluetooth（蓝牙）：蓝牙接口是一种用于短距离无线通讯的接口标准，通常用于连接手机、耳机、音箱、无线鼠标等设备。
蓝牙接口具有低功耗、低成本、无线传输、广泛兼容等特点，适用于个人消费电子产品和物联网设备。
5. Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真）：Wi-Fi接口是一种无线局域网接口，用于在有无线网络覆盖的范围内进行无线数据传输和通信。
Wi-Fi接口可连接到无线路由器，实现多设备之间的高速无线通信，广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备。
6. SATA（Serial ATA，串行ATA）：SATA接口是一种用于连接计算机主板和存储设备（如硬盘、SSD）的接口标准。
SATA接口具有高速传输、易于安装、可靠性高等特点，适用于个人电脑和服务器等设备。
除了上述介绍的通讯接口，还有很多其他常用的通讯接口，如RS-232、RS-485、CAN（Controller Area Network，控制器局域网）、I2C （Inter Integrated Circuit，串行总线）、SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）等，它们在各种电子设备和计算机系统中应用广泛。
计算机硬件中的外设接口
计算机硬件中的外设接口计算机硬件中的外设接口是实现计算机与外设设备连接和通信的重要组成部分。
外设接口是指用于连接计算机主机与外部设备之间的接口，它可以传输数据、控制信号和电源等信息，以满足用户对外部设备的输入、输出和控制需求。
在计算机系统中，外设接口起着扩展功能、增强性能和提高用户体验的关键作用。
本文将介绍几种常见的计算机硬件中的外设接口。
1. USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）USB是一种通用的外设接口标准。
它被广泛应用于电脑、手机、相机、打印机等各种设备之间的连接。
USB接口具有插拔方便、速度快、支持热插拔和即插即用等特点，使得用户能够方便地连接和使用各种外部设备。
USB接口分为USB-A、USB-B、USB-C等不同类型，各有不同的形状和功能。
2. HDMI（High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）HDMI是一种用于高清视频和多通道音频传输的数字接口。
它广泛应用于电视、显示器、投影仪等多媒体设备中。
HDMI接口能够同时传输高清视频和高质量音频信号，支持多种分辨率和音频格式，能够提供更好的影音体验。
3. VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）VGA是一种用于模拟视频信号传输的接口标准。
虽然VGA已逐渐被数字接口所取代，但在一些老旧的计算机或显示设备中仍广泛使用。
VGA接口能够传输模拟RGB视频信号，通常用于连接计算机主机和显示器。
4. DVI（Digital Visual Interface，数字视讯界面）DVI是一种用于数字视频信号传输的接口标准。
它可以连接计算机主机、显示器、投影仪等设备，支持高分辨率的数字视频传输。
DVI接口还可以通过适配器与其他接口标准（如VGA、HDMI）相互转换，提供更广泛的兼容性。
5. Thunderbolt（雷电接口）Thunderbolt是由Intel与苹果公司联合推出的一种高速数据传输接口。
《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。
电子系统设计中常用串行接口及其应用
电子系统设计中常用串行接口及其应用在电子系统设计中，串行接口是一种常用的通信协议，用于在多个设备之间传输数据。
与并行接口相比，串行接口只需使用一条信号线来传输数据，因此可以减少硬件复杂度、节省成本，并且具有更好的扩展性和可靠性。
下面将介绍一些常见的串行接口及其应用。
1. 串行通用总线（Serial General Purpose Interface，SGPI）：SGPI是一种开放标准的串行总线接口，可以在各种应用中使用，包括计算机、通信设备、工业自动化等。
它支持高速的全双工数据传输，可以连接多个设备，并提供了可靠的错误检测和纠正机制。
SGPI还支持热插拔功能，方便设备的添加和移除。
2. 串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）：SPI是一种常用的串行通信接口，常用于连接微控制器和外设设备，如存储器、传感器、显示器等。
SPI接口使用4条信号线实现全双工的数据传输：主设备输出SCLK时钟信号，从设备接收数据（MISO）、主设备发送数据（MOSI）和主设备选择从设备（SS）。
SPI接口具有高速传输、简单灵活、可靠性高等特点，适用于多种应用场景。
3. 串行高速接口（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）：SATA是一种用于连接计算机硬盘驱动器和光盘驱动器的串行接口，取代了传统的并行接口（IDE）。
SATA接口使用7条信号线进行数据传输，支持高达6 Gbps的传输速度。
SATA接口具有高速传输、抗干扰能力强、线缆长度灵活等特点，广泛应用于个人电脑、服务器等领域。
4. 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）：USB是一种广泛应用于计算机和消费电子产品中的串行接口标准。
USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。
USB接口提供了简单易用的插拔功能，支持高速数据传输和供电能力。
USB接口还定义了各种协议和设备类别，方便不同设备的互联互通。
串行外设接口
发展
串行外设接口总线(SPI)最早由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，支持一个或多个Slave设备，首先出现在其M68系列单片机中，由于其简单实用、性能优 异，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MCU和外设模块如E2PROM、ADC、显示 驱动器等的连接。需要注意的是，SPI接口是一种事实标准，大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计 的，并在此基础上衍生出多种变种，因此，不同厂家产品的SPI接口在使用上可能存在一定差别，有的甚至无法 直接互连(需要软件进行必要的修改)，在实际中需仔细阅读厂家文档确认。
组成结构
SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件接口，它只需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(MOSI)和低电平有效的从机选择线(NSS)。
(1)MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。 (2)MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。 (3)SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入。 (4)NSS：从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。它的功能是用来作为片选引脚，让主设 备可以单独地与特定从设备通信，避免数据线上的冲突。 SPI是一个环形总线结构，由NSS、SCK、MISO、MOSI构成，NSS引脚设置为输入，MOSI引脚相互连接，MISO 引脚相互连接，数据在主和从之间串行地传输(MSB位在前)。
在从动方式下，数据从SPISOMI引脚移出并由SPISIMO引脚移入。SPICLK引脚作为串行移位时钟的输入。
SPI协议串行外设接口协议的解析
SPI协议串行外设接口协议的解析SPI（Serial Peripheral Interface）协议是一种串行外设接口协议，常用于在微控制器和外部设备之间进行数据通信。
本文将对SPI协议的基本原理、通信格式以及常见应用进行解析。
一、SPI协议概述SPI协议是一种同步的全双工通信协议，其核心思想是通过使用四根线（片选信号、时钟、输入数据、输出数据）来实现设备之间的通信。
SPI可以同时支持单主机和多从机的通信方式，能够实现高速数据传输，并且相对简单易用。
二、SPI工作原理SPI工作在主-从模式下，一个主设备可以与一个或多个从设备进行通信。
SPI协议中的主设备控制时钟信号，指示数据传输的开始和结束，从设备根据时钟信号来读取或写入数据。
SPI通信时，主设备通过选择片选信号来选择要与其通信的从设备。
三、SPI通信格式1. 时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）：SPI通信协议的时钟极性和相位可以根据设备的要求进行设置，以适应不同设备的通信模式。
CPOL定义了在空闲状态下（时钟未激活）时钟信号的电平，高电平或低电平；CPHA定义了数据采样的时机，以时钟的上升沿还是下降沿为准。
2. 数据位顺序：SPI通信中数据传输的位顺序可以是LSB（Least Significant Bit，最低有效位）或MSB（Most Significant Bit，最高有效位）。
3. 传输速度：SPI通信的速度由主设备的时钟频率控制，可以根据从设备的要求和系统的稳定性来进行设置。
四、SPI应用场景SPI协议广泛应用于各种外设和传感器之间的通信，以下是几个常见的应用场景：1. 存储器芯片：SPI协议被广泛应用于存储器芯片（如Flash和EEPROM）和微控制器之间的通信，实现数据的读写操作。
2. 显示模块：很多液晶屏和OLED显示模块都采用SPI协议与主控制器进行通信，传输图像数据和命令。
3. 传感器：许多传感器（如温度传感器、加速度传感器等）通过SPI协议与控制器进行数据传输，实现实时数据采集和处理。
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串行外设接口应用举例
;用户寄存器定义
SPI_DA TA .usect ".data0"，1 ;临时数据寄存器
SPI_FLAG .usect ".data0"，1 ;SPI 标志位
SPI_CON .usect ".data0"，1 ;MAX5121的控制字DP_USER .set 5 ;用户寄存器存放页指针;MAX5121 的控制字宏定义
DACOUT .set 4000h ;C2C1C0=010 UPINREG .set 2000h ;C2C1C0=001 UPDACREG .set 6000h ;C2C1C0=011 SHUTDAC .set 0A00h ;C2C1C0=101
;（1）主程序
.include "F2407REGS.H"
.def _c_int0
.text
_c_int0
CALL SYSINIT ;调系统初始化程序
CALL SPI_INIT ;调SPI初始化程序LOOP：CALL SPI_SEND ;调输出三角波程序NOP
W AIT：LDP #DP_USER
SPLK #00H，SPI_FLAG ;清标志
SPLK #00H，SPI_DA TA ;重置初值
B LOOP
;（2）系统初始化程序
SYSINIT：
SETC INTM
CLRC SXM
CLRC OVM
CLRC CNF
LDP #0E0H
SPLK #81FEH，SCSR1 ;4倍频CLKIN=6 M，CLKOUT=24 M
SPLK #0E8h，WDCR ;关看门狗
LDP #0
SPLK #0001h，IMR ;使能中断1
SPLK #0FFFFh，IFR ;清中断标志
RET
;（3）SPI初始化程序
SPI_INIT：
LDP #DP_PF2
LACL MCRB
OR #00014H ;配置SPISIMO和SPICLK引脚为特殊功能方式
SACL MCRB
LACL MCRC
AND #0FFFEH ;配置IOPE0为一般的I/O口功能
SACL MCRC ;CS=IOPE0
LDP #DP_PF1
SPLK #004FH，SPICCR ;配置SPI寄存器允许初始化，16位数据输出
SPLK #0006H，SPICTL ;主机方式，时钟方式为无延时的下降沿
SPLK #0002H，SPIBRR ;SPI波特率为6 MHz
SPLK #00CFh，SPICCR ;初始化结束，并关闭初始化使能位
LDP #DP_USER
SPLK #00H，SPI_DA TA ;置发送数据初值
SPLK #00H，SPI_FLAG ;SPI_FLAG=0000H，执行三角波上
;SPI_FLAG=0001H，执行三角波下降SPLK #DACOUT，SPI_CON ;送MAX5121的控制字
RET
;（4）输出三角波程序
SPI_SEND：
SPI_TX：LDP #DP_PF2
LACL PEDA TDIR
OR #0100H ;IOPE0 脚为输出方式
AND #0FFFEH ;CS= IOPE0=0
SACL PEDA TDIR
NOP
NOP
LDP #DP_USER
LACC SPI_DA TA
AND #01FFEH ;S0=0
OR SPI_CON
SACL SPI_DA TA ;规格化发送的数据
LDP #DP_PF1
SACL SPITXBUF ;数据写入到SPI发送缓冲区XMIT_RDY：BIT SPISTS，BIT6 ;等待数据
BCND XMIT_RDY，NTC ;发送完
NOP
NOP
NOP
LDP #DP_PF2
LACL PEDA TDIR
OR #0101H ;CS=IOPE0=1
SACL PEDA TDIR ;锁存数据
LDP #DP_USER
BIT SPI_FLAG，BIT0
BCND SPI_FALL，TC
LDP #DP_USER ;三角波上升段程序
LACC SPI_DA TA
AND #01FFEH
ADD #02H ;递增
SACL SPI_DA TA
SUB #01FFEH
BCND SPI_FALL，EQ
B SPI_TX
SPI_FALL：LDP #DP_USER ;三角波下降段程序
SPLK #01，SPI_FLAG
LACC SPI_DA TA
AND #01FFEH
SUB #02H ;递减
SACL SPI_DA TA
BCND SPI_RET，EQ
B SPI_TX
SPI_RET：RET。