1、時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒(méi)有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。 利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)SPI總線通信 一：題目及要求 1：基本內(nèi)容 1.1：理解51單片機(jī)和SPI總線通信的特性和工作原理； 1.2：以51單片機(jī)為核心分別設(shè)計(jì)SPI總線通信發(fā)送及接收電

2、路； 1.3：熟練應(yīng)用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序； 1.4：應(yīng)用Protues軟件完成仿真，仿真結(jié)果需包括示波器波形，通過(guò)一定的方式（如LED燈、LED顯示器等）顯示發(fā)送和接受數(shù)據(jù)結(jié)果； 1.5：下載程序到開(kāi)發(fā)板，實(shí)現(xiàn)串口通信功能（選做）； 1.6：提交設(shè)計(jì)報(bào)告。 2：基本要求 本設(shè)計(jì)采用三線式SPI總線，一條時(shí)鐘線SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO。時(shí)鐘極性CPOL=0，時(shí)鐘相位CPHA=0。二：設(shè)計(jì)思路 1：掌握51單片機(jī)和SPI總線通信的工作原理； 2：利用1中的原理設(shè)計(jì)SPI總線通信發(fā)送和接受電路； 3：編程模擬SPI時(shí)序，包括串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和輸出； 4：利用Pr

3、otues軟件仿真，觀察結(jié)果； 5：順利仿真后，下載到開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)串行通信功能。三：設(shè)計(jì)過(guò)程及內(nèi)容 1：SPI總線簡(jiǎn)介 SPI ( Serial Peripheral Interface 串行外設(shè)接口) 總線是Motorola公司推出的一種同步串行接口技術(shù)。SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口,允許MCU（微控制器）與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)交換。外圍設(shè)備包括FLASHRAM、A/ D 轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)控制器、MCU 等。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡(jiǎn)單易用的特性，現(xiàn)在

4、越來(lái)越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。其工作模式有兩種：主模式和從模式。SPI是一種允許一個(gè)主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)從設(shè)備的同步通訊的協(xié)議，從而完成數(shù)據(jù)的交換。也就是SPI是一種規(guī)定好的通訊方式。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是占用端口較少，一般4根就夠基本通訊了（不算電源線）。同時(shí)傳輸速度也很高。一般來(lái)說(shuō)要求主設(shè)備要有SPI控制器（也可用模擬方式），就可以與基于SPI的芯片通訊了。 利用SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。如1個(gè)主MCU和幾個(gè)從MCU、幾個(gè)從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從IO設(shè)備所構(gòu)成的各種系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可使用1個(gè)MCU作為主控機(jī)來(lái)控制數(shù)據(jù)，并向

5、1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。 當(dāng)一個(gè)主控機(jī)通過(guò)SPI與幾種不同的串行IO芯片相連時(shí)，必須使用每片的允許控制端，這可通過(guò)MCU的IO端口輸出線來(lái)實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)特別注意這些串行IO芯片的輸入輸出特性：首先是輸入芯片的串行數(shù)據(jù)輸出是否有三態(tài)控制端。平時(shí)未選中芯片時(shí)，輸出端應(yīng)處于高阻態(tài)。若沒(méi)有三態(tài)控制端，則應(yīng)外加三態(tài)門(mén)。否則MCU的MISO端只能連接1個(gè)輸入芯片。其次是輸出芯片的串行數(shù)據(jù)輸入是否有允許控制端。因?yàn)橹挥性诖诵酒试S時(shí)，SCK脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時(shí)，SCK對(duì)芯片無(wú)影響。若沒(méi)有

6、允許控制端，則應(yīng)在外圍用門(mén)電路對(duì)SCK進(jìn)行控制，然后再加到芯片的時(shí)鐘輸入端；當(dāng)然，也可以只在SPI總線上連接1個(gè)芯片，而不再連接其它輸入或輸出芯片。 SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)傳輸，在主器件的移位脈沖下，數(shù)據(jù)按位傳輸，高位在前，低位在后，為全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速度總體來(lái)說(shuō)比I2C總線要快，速度可達(dá)到幾Mbps。 2：SPI總線工作原理 SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。SPI有三個(gè)寄存器分別為：控制寄存器SPCR，狀態(tài)寄存器SPSR，數(shù)據(jù)寄存器。外圍設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU

7、等。接口包括以下四種信號(hào)： （1）MOSI 主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入； （2）MISO 主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出； （3）SCLK 時(shí)鐘信號(hào)，由主器件產(chǎn)生； （4） SS 從器件使能信號(hào)，由主器件控制,有的IC會(huì)標(biāo)注為CS(Chip select)。 在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信中，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡(jiǎn)單高效。 3：電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的電路，利用兩片AT89C52芯片，一片做為發(fā)送模塊，一片做為接收模塊。分別編寫(xiě)發(fā)送和接收程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。通過(guò)LED顯示接收到的數(shù)據(jù)。通過(guò)示波器觀察輸出的波形。 4：編寫(xiě)程序 根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路及題目要求分別編寫(xiě)數(shù)據(jù)發(fā)送程序和數(shù)

8、據(jù)接收程序。 ：數(shù)據(jù)發(fā)送程序 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define ulong unsigned long /- #include #include /- sbit SPICLK = P10; /s時(shí)鐘信號(hào)sbit MOSI = P11; /主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入sbit MISO = P12; /主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出sbit SS = P13; /從器件使能信號(hào)void Dat_Transmit(uchar dat) /發(fā)送數(shù)據(jù)程序 uchar i,datbuf; datbuf=dat; S

9、S=1; while(SS); for(i=0;i8;i+) while(SPICLK); if(datbuf&0x80) MISO=1; else MISO=0; datbuf=(datbuf1); while(SPICLK); void main(void) uchar i; while(1) for(i=0;i10;i+) Dat_Transmit(i); /2.數(shù)據(jù)接收程序#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define ulong unsigned long/ - #include #include/- sbit

10、 SPICLK = P10;/時(shí)鐘信號(hào)sbit MOSI = P11; /主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入sbit MISO = P12;/主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出sbit SS = P13;/從器件使能信號(hào)/- void Nop(void) void Delay(uchar t)while(t-);uchar Data_Receive(void)/數(shù)據(jù)接收程序uchar i,dat=0,temp;bit bt; SPICLK=1;MISO=1;SS=0;/選中器件Nop();Nop();for(i=0;i8;i+) SPICLK=1; Nop(); Nop(); Nop(); SPICLK=0; Nop(); Nop(); bt=MISO; if(bt) temp=0x01; else temp=0x00; dat=(dat1); dat=(dat|temp); SS=1;SPICLK=1;return dat;void main(void)uchar exdat;uchar i=0; uchar code table10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F;P2=0;wh