C51 模拟spi协议

单片机软件模拟SPI接口—加深理解SPI总线协议

          SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外设接口)是摩托罗拉公司推出的一种同步串行通讯接口，用于微处理器臌控制器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准，目前，各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种各样功能的芯片，如RAM，EEPROM，FlashROM，A／D转换器、D／A转换器、LED／LED显示驱动器、I／O接口芯片、实时时钟、UART收发器等等，为用户的外围扩展提供了极其灵活而价廉的选择。由于SPI总线接口只占用微处理器四个I／O口线，采用SPI总线接口可以简化电路没计，节省很多常规电路中的接口器件和I／O口线，提高设计的可靠性。

        现以 AT89C205l单片机模拟SPI总线操作串行EEPROM 93CA6为例，如图1所示，介绍利用单片机的I／O口通过软件模拟SPI总线的实现方法。在这里，仅介绍读命令的时序和应用子程序。

93C46存储器SPI总线的工作原理

          93CA6作为从设备，其SPI接口使用4条I／O口线：串行时钟线(SK)、输出数据线DO、输入数据线DI和高电平有效的从机选择线CS。其数据的传输格式是高位(MSB)在前，低位(LsB)在后。93C46的SPI总线接口读命令时序如图2所示。

软件模拟SPI接口的实现方法 

          对于不带SPI串行总线接口的AT89C2051单片 机来说，可以使用软件来模拟SPI的操作，图1所示 为AT89C2051单片机与串行EEPROM 93C46的硬件 连接图，其中，P1．0模拟SPI主设备的数据输出端 SDO，P1．2模拟SPI的时钟输出端SCK，P1．3模拟 SPI的从机选择端SCS，P1．1模拟SPI的数据输入 SDI。
         上电复位后首先先将P1．2(SCK)的初始状态设置为0(空闲状态)。
         读操作：AT89C2051首先通过P1．0口发送1位起始位(1)，2位操作码(10)，6位被读的数据地址(A5A4A3A2A1A0)，然后通过P1．1口读1位空位(0)，之后再读l6位数据(高位在前)。
         写操作：AT89C2051首先通过P1．0口发送1位起始位(1)，2位操作码(01)，6位被写的数据地址(A5A4A3A2A1A0)，之后通过P1．0口发送被写的l6位数据(高位在前)，写操作之前要发送写允许命令，写之后要发送写禁止命令。
         写允许操作(WEN))：写操作首先发送1位起始位(1)，2位操作码(00)，6位数据(11XXXX)。              

         写禁止操作(WDS))：写操作首先发送1位起始位(1)，2位操作码(00)，6位数据(00XXXX)。

        下面介绍用C51模拟SPI的子程序。

//设置IO口

sbit sck = P1^2;
sbit scs = P1^3;
sbit sdo = P1^0;
sbit sdi = P1^1;

int spi_read(unsigned char addr)
{
	int data;
	int i;
	
	addr&=0x3f; //6位地址 
	addr|=0x80;//读操作数
	
	sdo = 1;  
	sck = 0;  
	sck = 1; // 上升沿发送起始位
	
	for(i = 0;i < 8;i++    //发送操作码和6位地址
	{
		if(addr&0x80 = 0x80)
			sdo = 1;
		else
			sdo = 0;
			
		sck = 0;
		sck = 1;
		addr<<=1;
	}
	
	sck = 1;                //下降沿接收空位
	sck = 0;
	
	data=data<<1;
	for(i = 0;i< 16;i ++)  //读取16位数据
	{
		sck = 1;
		_nop_();
		if(sdi == 1)
		data |= 0x0001;
		else
		data |= 0x0000;
		sck = 0;
		if(i != 15)//需添加此条件不然，data会移位17次
		data = data<<1;
	}
	return data;
}

int spi_write(unsigned char addr,unsigned int  data_16)
{
	int data;
	int i;
	uchar op_wden  = 0x3f;       //写使能
	uchar op_wddt  = 0x0f;      //写禁止
	
	addr&=0x3f;            // 位地址
	addr|=0x40;            //写操作码
	
	
	sdo = 1;               //起始位(1)
	sck = 0;
	sck = 1;              //首先发送1位起始位(1)
	for(i = 0; i < 8; i ++)   //写使能操作
	{
		if(op_wden&0x80 == 0x80)
		sdo = 1;
		else 
		sdo = 0;
		
		sck = 0;
		sck = 1;
		op_wden <<=1;          
	}

	sdo = 1;                 //起始位(1)
	sck = 0;
	sck = 1;                //首先发送1位起始位(1)
	for(i = 0; i < 16;i++)
	{
		if(data_16&0x80 == 0x80)
		sdo = 1;
		else
		sdo = 0;
		
		sck = 0;
		sck = 1;
		data_16 <<= 1;
	}                        //写入16位数据
	
	sdo = 1;                 //起始位(1)
	sck = 0;
	sck = 1;                //首先发送1位起始位(1)
	for(i = 0; i < 8; i ++)  //写禁止操作
	{
		if(op_wddt&0x80 == 0x80)
		sdo = 1;
		else 
		sdo = 0;
		
		sck = 0;
		sck = 1;
		op_wddt <<=1;
	}
	return 0;

}

 

 

 

       对于不同的串行接口外围芯片，它们的时钟时序是不同的。上述子程序是针对在SCK的上升沿输入(接收)数据和在下降沿输出(发送)数据的器件。这些子程序也适用于在串行时钟)的上升沿输入和下降沿输出的其它各种串行外围接口芯片，只要在程序中改变P1．2(SCK)的输出电平顺序进行相应调整即可。