SPI外設與MAX7651處理器的接口

本文介紹如何將 GPIO 端口連接到 SPI 外設。它定義了SPI協議的基礎知識，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實現SPI接口，MAX12是一種閃存可編程的<>位集成數據采集系統(tǒng)。

介紹

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

SPI接口的4個引腳如下：

SCK（串行數據時鐘）：數據在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）：如果芯片是主設備，則數據從此引腳傳輸出去，如果芯片是從設備，則數據傳輸到此引腳。

MISO（主輸入/從輸出）：如果芯片是主設備，則數據接收到此引腳，如果芯片是從設備，則從該引腳傳輸出去。

/CS（芯片選擇，低電平有效）：告知外圍設備傳輸即將開始。

SPI協議定義了SCK相位和極性的四種數據組合。如果芯片具有設置這四種狀態(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 位塊傳輸數據。您可以根據需要傳輸任意數量的 8 位塊。例如，16 位寫入從前 8 位開始到第 <> 位結束斷言/CS。

在讀取SPI外設的數據手冊時，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/接收數據，就好像CPOL和CPHA位已設置為0一樣。例如，MAX5154 12位DAC采用SPI接口，具有上升沿中位數據傳輸功能。這對應于CPOL = 0，CPHA = 0協議。因為這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數據資料。信號/CS是SPI信號Active-Low SS，SCLK是SCK，DIN將連接到MODI，因為外設是從機，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 位數據傳輸

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

圖2所示為MAX7651/MAX7652與SPI外設之間的典型連接。

圖2.通用 SPI 連接。

注釋字段中的數字 {N} 是執(zhí)行指令的時鐘周期數。

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

;
;現在我們需要使用MAX7651中的一些內部RAM作為數據存儲。
;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)內進行位尋址。在MAX7651中，RAM空間對應于
;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)計數器來跟蹤發(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
內存 ;注冊。

;
;假設調用時，已經設置了片選位SS 到 1.

傳輸 8 位（讀取和寫入從屬）的 CPU 周期總數為 6 + 8 × 23 + 1 = 191。僅供讀取或寫入，總數為 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，則必須將SPI主機設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