基于微处理器的同步串行接口技术研究

收稿日期:２０１７－０８－０４ꎬ 修回日期:２０１７－１１－３０ 作者简介:周军(１９８４－) ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要研究方向:飞行器总体设计技术研究ꎮ
第 ２ 期 基于微处理器的同步串行接口技术研究
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是由 Ｍｏｔｏｒｏｌａ 公司推出的一种同步串行通信接口ꎬ 广泛应用于微处理器、微控制器和外围扩展芯片之 间的串行连接ꎬ现已发展为一种工业标准ꎬ支持多个 设备组成的 通 信 链ꎬ 在 通 信 链 中ꎬ 设 备 分 为 主 设 备 ( Ｍａｓｔｅｒ) 和从设备( Ｓｌａｖｅ) 两种ꎬ同步时钟信号由主 设备产生ꎬ通信过程由主设备发起并控制ꎮ ２.１ ＡＴＭＥＧＡ１２８ 的 ＳＰＩ 接口
ＺＨＯＵ Ｊｕｎ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｇ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ￣ｌａｉ ＴＩＡＮ Ｇｕａｎ￣ｓｕｏ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ￣ｙｏｎｇ
( Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｌａｕｎｃｈ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｏｎｏｌｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７６ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ Ａ / Ｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄꎬ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＳＰＩ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ. Ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎ ＭＣＵ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｉｍｅ ｏｕｔｐｕｔ ｉｎ Ｉ / Ｏ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ. Ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＳＰＩ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＳＰＩ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ａｎａｌｏｇ ｔｉｍｅ
Ｉ / Ｏ 口模拟时序输出编程的不同方法实现了芯片间 ＳＰＩ 同步串行通讯ꎬ适应了ห้องสมุดไป่ตู้有多路 ＳＰＩ 通讯接口的复杂集成 电路系统设计需求ꎬ该技术具有较高的工程应用价值ꎮ
关键词 ＳＰＩ 接口 模￣数转换 模拟时序 中图分类号:ＴＮ７９ 文献标识码:Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
与多个外围 ＳＰＩ 接口器件通讯时ꎬ１ 路片内资源已 然不够使用ꎮ 据此ꎬ本文提出了基于 Ａｔｍｅｇａ１２８ 微 处理器内部寄存器配置编程及 Ｉ / Ｏ 口模拟时序编程 的两种不同设计方法ꎬ实现了与 ＡＤ７７３４ 高精度模 数转换芯片的 ＳＰＩ 同步串行通讯ꎮ
２ ＳＰＩ 接口
ＳＰＩ( Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅꎬ串行外设接口)
１ 引 言
ＳＰＩ 串行外设接口是一种高速同步串行输入 / 输出端口ꎬ具有传输速率快ꎬ连接线路少等优点ꎬ近 年来广泛应用于 ＤＡ 转 换 器、 ＡＤ 转 换 器、 串 行 Ｅ２ ＰＲＯＭ、大容量 Ｆｌａｓｈ 存储器、液晶显示屏等外部设 备ꎮ 目前ꎬ出于产品体积、生产成本等方面考虑大部 分单片机不具备 ＳＰＩ 硬件资源ꎬ尽管少部分高档单 片机如 Ａｔｍｅｇａ１２８ 自带 １ 路 ＳＰＩ 接口ꎬ但需要同时
文章编号:１０００－７２０２(２０１８) ０２－００７２－０５
ＤＯＩ:１０.１２０６０ / ｊ.ｉｓｓｎ.１０００－７２０２.２０１８.０２.１５
基于微处理器的同步串行接口技术研究
周 军 张 阳 王暕来 田冠锁 张志勇
( 中国运载火箭技术研究院ꎬ北京 １０００７６)
摘 要 设计了一款基于 ＳＰＩ 接口的同步串行通信模数转换电路ꎬ通过使用 ＭＣＵ 片内寄存器配置编程与
ＡＴＭＥＧＡ１２８ 单片机 ＳＰＩ 接口采用全双工同步 数据传输ꎬ与 ＳＰＩ 接口相关的共 ４ 个端口ꎬ分别为 ＭＯＳＩ 数据输入端口ꎬＭＩＳＯ 数据输出端口ꎬＳＣＫ 同步 时钟端口ꎬＳＳ 主从控制端口[１] ꎮ
通过设置 ＳＳ 的高低电平信号ꎬ完成主机或者从 机的配置ꎬ设置内部寄存器可配置 ＬＳＢ 首先发送或 ＭＳＢ 首先发送ꎬ该芯片具有 ７ 种可编程的比特率ꎬ 数据传输结束具有中断功能以及写碰撞标志检测功 能ꎮ 系统包括两个移位寄存器和一个主机时钟发生 器ꎬ主从机的连接关系如图 １ 所示[２] ꎮ 通过将从机 的 ＳＳ 引脚拉低ꎬ主机启动一次通信过程ꎮ 主机和从 机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器ꎮ 主机 数据从主机的 ＭＯＳＩ 移出ꎬ从从机的 ＭＯＳＩ 移入ꎻ从 机的数据从从机的 ＭＩＳＯ 移出ꎬ 从主机的 ＭＩＳＯ 移 入ꎮ 在一个移位周期里ꎬ主机和从机进行数据交换ꎮ
２０１８ 年 ４ 月
宇航计测技术
Ａｐｒ.ꎬ２０１８
第 ３８ 卷 第 ２ 期
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｖｏｌ.３８ꎬＮｏ.２
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