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利用C51單片機(jī)模擬SPI進(jìn)行雙機(jī)通信

  [復(fù)制鏈接]
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樓主
1.1SPI協(xié)議簡(jiǎn)述
      SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。由Motorola首創(chuàng)。SPI接口主要應(yīng)用在 EEPROM，F(xiàn)LASH，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線。
　　優(yōu)缺點(diǎn)：
  • 1.協(xié)議簡(jiǎn)單，相對(duì)數(shù)據(jù)速率高。
  • 2.占用的Pin口較多
  • 3.沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)。


      SPI的通信原理很簡(jiǎn)單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（單向傳輸時(shí)）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI，SDO，SCK，CS。

  • SDO – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入
  • SDI – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出
  • SCK – 時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生
  • CS – 從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制


CS: 其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)（高電位或低電位），對(duì)此芯片的操作才有效，這就允許在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。

SCK：SCK為時(shí)鐘信號(hào)線，主要控制時(shí)序。相當(dāng)于整個(gè)SPI協(xié)議是以SCK為準(zhǔn)進(jìn)行的。因此SCK的控制在每次發(fā)送中只能在主機(jī)的控制下進(jìn)行，從機(jī)不可控制。

SDI/SDO： 通訊是通過數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹DO為主機(jī)發(fā)送，從機(jī)接收；SDI為主機(jī)接受，從機(jī)發(fā)送。

參考網(wǎng)站(請(qǐng)自行替換.)：dlnware點(diǎn)com/theory/SPI-Bus

1.2SPI的四種模式

     這四種模式分別為：

模式                   CPOL&CPHA
MODE0          CPOL=0;CPHA=0
MODE1          CPOL=0;CPHA=1
MODE2          CPOL=1;CPHA=0
MODE3          CPOL=1;CPHA=1

參考網(wǎng)站(請(qǐng)自行替換.)：dlnware點(diǎn)com/theory/SPI-Transfer-Modes

       在這四種模式中，我們常用MODE0和MODE2。因?yàn)樗阌诓僮�。我便是使用的MODE2模式。這四種模式的區(qū)別在參考網(wǎng)站中有詳細(xì)的描述，這里便不再贅述。

　　在MODE2模式下。時(shí)鐘在空閑時(shí)始終置1，每產(chǎn)生一次下降沿便會(huì)發(fā)送1 bit 數(shù)據(jù)。大家可能已經(jīng)想到，SPI協(xié)議可以在八位沒有發(fā)出送完的情況下停止發(fā)送。


　　這里我跑了下示波器。



        從圖中清晰可見8個(gè)下降沿，時(shí)鐘在空閑時(shí)始終置1。
　　
　　其余的三個(gè)模式以此類推。

2.1軟件模擬       我使用的單片機(jī)為STC89C52，內(nèi)部沒有SPI的資源，因此需要自己進(jìn)行軟件模擬。
　　利用串口中斷，首先利用電腦A得串口助手發(fā)送的數(shù)據(jù)存入SBUF，再將SBUF的值通過SPI的SDO發(fā)送給從機(jī)的SDI接收，并存入從機(jī)的SBUF，顯示在電腦B的串口助手上。
　　目的：電腦A發(fā)送數(shù)據(jù)，如：AB，電腦B可接收到AB。

　　如圖：


     PS：在此項(xiàng)目中CS（片選）可以不用。
2.2代碼
  1. # include <reg52.h>//頭文件
  2. # include <intrins.h>//頭文件

  4. # define uchar unsigned char
  5. # define uint unsigned int

  7. sbit SCK = P1^0;//位定義時(shí)鐘
  8. //sbit CS = P1^1;//位定義片選(使能)  此項(xiàng)目可以不使用
  9. sbit SDI = P1^2;//位定義Input
  10. sbit SDO = P1^3;//位定義Output

  12. /*-----函數(shù)聲明-----*/
  13. void delay5us();
  14. void SpiSend(uchar dat1);
  15. uchar SpiReceive();
  16. void UARTInit();

  18. /*-----主函數(shù)-----*/
  19. void main()
  20. {        
  21.         UARTInit();
  22.          while(1)
  23.     {
  24.                 SBUF = SpiReceive();// 循環(huán)接收數(shù)據(jù)
  25.     }
  26.         ;//空語句        
  27. }

  29. /*-----5微秒延時(shí)函數(shù)-----*/
  30. void delay5us()
  31. {
  32.         _nop_();
  33. }

  35. /*-----CPHA=0;CPOL=1 模式2-----*/
  36. /*-----SPI發(fā)送函數(shù)-----*/
  37. /*-----上升沿發(fā)送-----*/
  38. void SpiSend(uchar dat1)
  39. {
  40.         uchar i;
  41.         for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位寫
  42.         {
  43.                 SCK = 0;
  44.                 if (dat1 & 0x80)//判斷當(dāng)前最高位為1還是0
  45.                 {
  46.                         SDO = 1;               
  47.                 }
  48.                 else
  49.                 {
  50.                         SDO = 0;
  51.                 }
  52.                 SCK = 1;//上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)
  53.                 dat1 <<= 1;
  54.                 delay5us();               
  55.         }
  56. }

  58. /*-----SPI接收函數(shù)-----*/
  59. /*-----下降沿接收-----*/
  60. uchar SpiReceive()
  61. {
  62.         uchar i, dat0;
  63.         dat0 = 0x00;//dat0初始化
  64.         for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位讀
  65.         {
  66.                 dat0<<=1;
  67.         while(SCK == 1);   
  68.         while(SCK == 0);//下降沿讀取數(shù)據(jù)      
  69.         dat0 |= SDI;         
  70.         }
  71.         return (dat0);//收到數(shù)據(jù)（返回值）dat0
  72. }

  74. /*-----串口（中斷）初始化-----*/
  75. void UARTInit()
  76. {
  77.         EA = 1;//開啟總中斷
  78.         ES = 1;//打開串口中斷
  79.         SM0 = 0;SM1 = 1;//串口工作方式1，8位UART波特率可變
  80.         REN = 1;//串口允許接收
  81.         TR1 = 1;//啟動(dòng)定時(shí)器1
  82.         TMOD |= 0X20;//定時(shí)器1，工作模式2 8位自動(dòng)重裝
  83.         TH1 =0XFD;
  84.         TL1 =0XFD;//設(shè)置波特率9600
  85. }

  87. /*-----串口中斷服務(wù)函數(shù)-----*/
  88. void UART() interrupt 4
  89. {
  90.         if (RI)//判斷是否接收完成
  91.         {
  92.                 RI = 0;//軟件清零
  93.                 SpiSend(SBUF);// 轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)
  94.         }
  95.         if (TI)//判斷是否發(fā)送完成
  96.         {
  97.                 TI = 0;//軟件清零
  98.         }               
  99. }
復(fù)制代碼

      PS：SDI和SDO需交叉連接。
3.總結(jié)
  • 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘僅由發(fā)送端（主機(jī)）控制；
  • SPI四種模式，只需將主從機(jī)同步一種模式即可；
  • SCK，SDI，SDO，CS四個(gè)引腳由自己定義即可。

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來自 2#
ID:67274 發(fā)表于 2020-7-21 01:28 | 只看該作者
stc89c52做模擬SPI接收，STC15F104做模擬SPI發(fā)射，按照樓主源碼是收不到的，STC15F104必須增加到8us才可以成功。

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板凳
ID:620021 發(fā)表于 2019-11-26 22:51 | 只看該作者
看看~~~~~~~
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地板
ID:648072 發(fā)表于 2019-12-3 10:59 | 只看該作者
不錯(cuò)不錯(cuò)
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5#
ID:67274 發(fā)表于 2020-7-18 03:33 | 只看該作者
這里有個(gè)問題，如果2種單片機(jī)速度不一樣，那樣模擬的結(jié)果無法通信。
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6#
ID:1010785 發(fā)表于 2022-3-16 11:37 | 只看該作者
a461624201 發(fā)表于 2020-7-18 03:33
這里有個(gè)問題，如果2種單片機(jī)速度不一樣，那樣模擬的結(jié)果無法通信。

請(qǐng)問有解決辦法嗎
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