SPI外設(shè)與MAX7651處理器的接口

本文介紹如何將 GPIO 端口連接到 SPI 外設(shè)。它定義了SPI協(xié)議的基礎(chǔ)知識，信號和SCK信號的四種傳輸變體。包括一個軟件程序，用于使用MAX7651實(shí)現(xiàn)SPI接口，MAX12是一種閃存可編程的<>位集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

介紹

The SPI?總線是許多微處理器外設(shè)芯片使用的4線串行通信接口。MAX7651微處理器不包括實(shí)現(xiàn)接口的專用硬件。但是，圖中顯示了可以向SPI外設(shè)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的簡單軟件例程。

SPI接口的4個引腳如下：

SCK（串行數(shù)據(jù)時鐘）：數(shù)據(jù)在SCK的上升沿或下降沿上移動/鎖定（請參閱下一節(jié)）。

MOSI（主輸出/從輸入）：如果芯片是主設(shè)備，則數(shù)據(jù)從此引腳傳輸出去，如果芯片是從設(shè)備，則數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱艘_。

MISO（主輸入/從輸出）：如果芯片是主設(shè)備，則數(shù)據(jù)接收到此引腳，如果芯片是從設(shè)備，則從該引腳傳輸出去。

/CS（芯片選擇，低電平有效）：告知外圍設(shè)備傳輸即將開始。

SPI協(xié)議定義了SCK相位和極性的四種數(shù)據(jù)組合。如果芯片具有設(shè)置這四種狀態(tài)的控制位，則它們通常稱為CPOL（時鐘極性）和CPHA（時鐘相位）。SPI 始終以 8 位塊傳輸數(shù)據(jù)。您可以根據(jù)需要傳輸任意數(shù)量的 8 位塊。例如，16 位寫入從前 8 位開始到第 <> 位結(jié)束斷言/CS。

在讀取SPI外設(shè)的數(shù)據(jù)手冊時，通常會看到對SPI模式的引用為CPOL = 0、CPHA = 0等，即使芯片本身在物理上不包含這些位定義。相反，SPI接口是“硬連線”的，以發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，就好像CPOL和CPHA位已設(shè)置為0一樣。例如，MAX5154 12位DAC采用SPI接口，具有上升沿中位數(shù)據(jù)傳輸功能。這對應(yīng)于CPOL = 0，CPHA = 0協(xié)議。因?yàn)檫@是迄今為止最常見的SPI傳輸，所以這就是我們將要討論的示例代碼。下圖來自MAX5154數(shù)據(jù)資料。信號/CS是SPI信號Active-Low SS，SCLK是SCK，DIN將連接到MODI，因?yàn)橥庠O(shè)是從機(jī)，只有一個輸入（沒有回讀）。這部分在傳輸中使用 16 位。

圖1.串行接口時序圖。

代碼示例：8 位數(shù)據(jù)傳輸

以下示例是最常見的 SPI 傳輸類型，CPO = 0，CPHA = 0。該例程不假設(shè)MAX7651的時鐘速度，因?yàn)镮/O端口位只是盡可能快地“位敲擊”。數(shù)據(jù)傳輸時間顯示在本節(jié)末尾。

圖2所示為MAX7651/MAX7652與SPI外設(shè)之間的典型連接。

圖2.通用 SPI 連接。

注釋字段中的數(shù)字 {N} 是執(zhí)行指令的時鐘周期數(shù)。

;用于 8 位外設(shè)的 SPI 數(shù)據(jù)傳輸。MAX7651為主站;外圍是奴隸。
;
;使用以下SPI定義的引腳。（某些外圍設(shè)備是寫入的 僅，因此只需要 3 根電線。
;SCK：數(shù)據(jù)傳輸時鐘
;MISO：主輸入數(shù)據(jù)（來自外設(shè)），并不總是使用
;MOSI：主輸出數(shù)據(jù)（到外設(shè)）;
SS：從選擇（低電平有效）)
;

;
;現(xiàn)在我們需要使用MAX7651中的一些內(nèi)部RAM作為數(shù)據(jù)存儲。
;為了執(zhí)行速度，其中兩個變量必須位于 RAM 區(qū)域
;這允許在字節(jié)內(nèi)進(jìn)行位尋址。在MAX7651中，RAM空間對應(yīng)于
;到地址 20H 到 2FH。低于 20H 或高于 2FH 的地址不能被位尋址！

;
;最后，我們需要一個循環(huán)計(jì)數(shù)器來跟蹤發(fā)送 8 位。
;這可以是“R”寄存器 （R0-R7） 或
;任何 RAM 寄存器（不必是位可尋址的）。讓我們使用
內(nèi)存 ;注冊。

;
;假設(shè)調(diào)用時，已經(jīng)設(shè)置了片選位SS 到 1.

傳輸 8 位（讀取和寫入從屬）的 CPU 周期總數(shù)為 6 + 8 × 23 + 1 = 191。僅供讀取或?qū)懭?，總?shù)為 6 + 8 × 18 + 1 = 151 個 CPU 周期。下表給出了使用MAX7651常用時鐘速度的各種傳輸速率。

從此表中，我們可以看到最快的SPI字節(jié)傳輸約為15.7KHz，而最慢的速率為5.2KHz。這比專用的1MHz SPI硬件端口慢得多！因此，如果MAX7651用作從機(jī)，則必須將SPI主機(jī)設(shè)置為最慢的位傳輸速度（125KHz），MAX7651必須工作在12MHz時鐘速度。

審核編輯：郭婷