51单片机——SPI

单片机——SPI总线

宗旨：技术的学习是有限的，分享的精神是无限的。

        UART、 I2C 和 SPI 是单片机系统中最常用的三种通信协议。

1、初步介绍

         SPI 是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的 SPI 也仅仅使用 4 个引脚，常用于单片机和 EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。 SPI 通信原理比 I2C要简单，它主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的 SPI 是 4 根线，分别是 SSEL（ 片选，也写作 SCS）、 SCLK（ 时钟，也写作 SCK）、 MOSI（ 主机输出从机输入Master Output/Slave Input） 和 MISO（ 主机输入从机输出 Master Input/Slave Output）。

SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。
SCLK：时钟信号，由主机产生，和 I2C通信的 SCL 有点类似。
MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。

MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

 

2、工作模式

        SPI 通信的主机也是我们的单片机，在读写数据时序的过程中，有四种模式；

        CPOL:Clock Polarity，就是时钟的极性。通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻， 如果 SCLK 在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平， 那么就是CPOL=1，如果空闲状态SCLK 是低电平，那么就是 CPOL=0。
        CPHA: Clock Phase，就是时钟的相位。

#include

typedef unsigned char uchar;

sbit DS1302_CE = P1 ^ 7;
sbit DS1302_CK = P3 ^ 5;
sbit DS1302_IO = P3 ^ 4;

struct sTime   //日期时间结构体定义
{
  unsigned int year;  //年
  unsigned char mon;   //月
  unsigned char day;   //日
  unsigned char hour;  //时
  unsigned char min;   //分
  unsigned char sec;   //秒
  unsigned char week;  //星期
};

/* 发送一个字节到DS1302通信总线上*/
void DS1302ByteWrite(uchar dat)
{
  uchar mask;

  for (mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1) //低位在前，逐位移出
  {
    if ((mask & dat) != 0) //首先输出该位数据
    {
      DS1302_IO = 1;
    }
    else
    {
      DS1302_IO = 0;
    }
    DS1302_CK = 1;       //然后拉高时钟
    DS1302_CK = 0;       //再拉低时钟，完成一个位的操作
  }
  DS1302_IO = 1;           //最后确保释放IO引脚
}
/* 由DS1302通信总线上读取一个字节*/
uchar DS1302ByteRead()
{
  uchar mask;
  uchar dat = 0;

  for (mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1) //低位在前，逐位读取
  {
    if (DS1302_IO != 0)  //首先读取此时的IO引脚，并设置dat中的对应位
    {
      dat |= mask;
    }
    DS1302_CK = 1;       //然后拉高时钟
    DS1302_CK = 0;       //再拉低时钟，完成一个位的操作
  }
  return dat;              //最后返回读到的字节数据
}
/* 用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节*/
void DS1302SingleWrite(uchar reg, uchar dat)
{
  DS1302_CE = 1;                   //使能片选信号
  DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x80); //发送写寄存器指令
  DS1302ByteWrite(dat);            //写入字节数据
  DS1302_CE = 0;                   //除能片选信号
}
/* 用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节*/
uchar DS1302SingleRead(uchar reg)
{
  uchar dat;

  DS1302_CE = 1;                   //使能片选信号
  DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x81); //发送读寄存器指令
  dat = DS1302ByteRead();          //读取字节数据
  DS1302_CE = 0;                   //除能片选信号

  return dat;
}
/* 用突发模式连续写入8个寄存器数据，dat-待写入数据指针*/
void DS1302BurstWrite(uchar *dat)
{
  uchar i;

  DS1302_CE = 1;
  DS1302ByteWrite(0xBE);  //发送突发写寄存器指令
  for (i = 0; i < 8; i++) //连续写入8字节数据
  {
    DS1302ByteWrite(dat[i]);
  }
  DS1302_CE = 0;
}
/* 用突发模式连续读取8个寄存器的数据，dat-读取数据的接收指针*/
void DS1302BurstRead(uchar *dat)
{
  uchar i;

  DS1302_CE = 1;
  DS1302ByteWrite(0xBF);  //发送突发读寄存器指令
  for (i = 0; i < 8; i++) //连续读取8个字节
  {
    dat[i] = DS1302ByteRead();
  }
  DS1302_CE = 0;
}
/* 获取实时时间，即读取DS1302当前时间并转换为时间结构体格式*/
void GetRealTime(struct sTime *time)
{
  uchar buf[8];

  DS1302BurstRead(buf);
  time->year = buf[6] + 0x2000;
  time->mon  = buf[4];
  time->day  = buf[3];
  time->hour = buf[2];
  time->min  = buf[1];
  time->sec  = buf[0];
  time->week = buf[5];
}
/* 设定实时时间，时间结构体格式的设定时间转换为数组并写入DS1302*/
void SetRealTime(struct sTime *time)
{
  uchar buf[8];

  buf[7] = 0;
  buf[6] = time->year;
  buf[5] = time->week;
  buf[4] = time->mon;
  buf[3] = time->day;
  buf[2] = time->hour;
  buf[1] = time->min;
  buf[0] = time->sec;
  DS1302BurstWrite(buf);
}
/* DS1302初始化，如发生掉电则重新设置初始时间*/
void InitDS1302()
{
  uchar dat;
  struct sTime code InitTime[] =    //2016年5月18日9:00:00 星期二
  {
    0x2016, 0x05, 0x18, 0x09, 0x00, 0x00, 0x02
  };

  DS1302_CE = 0;  //初始化DS1302通信引脚
  DS1302_CK = 0;
  dat = DS1302SingleRead(0);  //读取秒寄存器
  if ((dat & 0x80) != 0)      //由秒寄存器最高位CH的值判断DS1302是否已停止
  {
    DS1302SingleWrite(7, 0x00);  //撤销写保护以允许写入数据
    SetRealTime(&InitTime);      //设置DS1302为默认的初始时间
  }
}