基于單片機(jī)SPI器件的串口控制

摘要：集成電路設(shè)計(jì)越來越向系統(tǒng)級(jí)的方向發(fā)展，并且越來越強(qiáng)調(diào)模塊化的設(shè)計(jì)。SPI總線是Motorola公司提出的一個(gè)同步串行外設(shè)接口，容許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信、交換信息。在此簡(jiǎn)述了SPI總線的特點(diǎn)，介紹了它的四條信號(hào)線及SPI串行總線接口的典型應(yīng)用。重點(diǎn)描述SPI串行總線接口在DA芯片中的應(yīng)用，并給出用C語(yǔ)言描述實(shí)現(xiàn)該接口通信的部分程序。該程序已經(jīng)在AT89C2051中進(jìn)行驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：SPI；串口控制；AD7390；單片機(jī)

0 引 言
串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface，SPI)是一種高速同步串行輸入／輸出端口，近年來廣泛應(yīng)用于移位寄存器、D／A轉(zhuǎn)換器、A／D轉(zhuǎn)換器、串行E2PROM、LED顯示驅(qū)動(dòng)器等外部設(shè)備的擴(kuò)展。SPI接口可以共享，便于組成帶多個(gè)SPI接口器件的系統(tǒng)。其傳送速率可編程，連接線少，具有良好的擴(kuò)展性。

1 SPI接口介紹
SPI是摩托羅拉公司推出的一種同步串行通信接口，用于微處理器、微控制器和外圍擴(kuò)展芯片之間的串行連接，現(xiàn)已發(fā)展成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，各半導(dǎo)體公司推出了大量的帶有SPI接口的具有各種各樣功能的芯片，如RAM，E2PROM，F(xiàn)LASH ROM，A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、LEDLCD顯示驅(qū)動(dòng)器、I／0接口芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、UART收發(fā)器等，為用戶的外圍擴(kuò)展提供了極其靈活而價(jià)廉的選擇。由于SPI總線接口只占用微處理器四個(gè)I／O口線，故采用SPI總線接口可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I／O口線，提高設(shè)計(jì)的可靠性。目前，已有部分廠家的單片機(jī)具有SPI接口，如Philips的P89LPC900，Atmel的Atmega128等，但是，大部分單片機(jī)不支持SPI接口。在實(shí)際應(yīng)用中，出于產(chǎn)品體積、成本和可擴(kuò)展性等方面的考慮，設(shè)計(jì)人員往往希望使用不具備SPI接口的單片機(jī)來控制具備SPI接口的外圍器件?，F(xiàn)以AT89C2051單片機(jī)模擬SPI總線操作串行AD7390為例，如圖1所示，介紹利用單片機(jī)的I／O口通過軟件模擬SPI總線的實(shí)現(xiàn)方法。

SPI使用的四條線是串行時(shí)鐘線(SCK)、主機(jī)輸入從機(jī)輸出線(MISO)、主機(jī)輸出從機(jī)輸入線(MOSI)、低電平有效的使能信號(hào)線(CS)。這樣，僅需3～4根數(shù)據(jù)線和控制線即可擴(kuò)展具有SPI接口的各種I／O器件。
SPI 總線具有以下特點(diǎn)：
(1)因連線較少，可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。并行總線擴(kuò)展方法通常需要8根數(shù)據(jù)線、8～16根地址線、2～3根控制線。而SPI總線設(shè)計(jì)，僅需4根數(shù)據(jù)線和控制線即可完成并行擴(kuò)展所實(shí)現(xiàn)的功能。
(2)器件統(tǒng)一編址，并與系統(tǒng)地址無關(guān)，操作SPI獨(dú)立性好。
(3)器件操作遵循統(tǒng)一的規(guī)范．使系統(tǒng)軟硬件具有良好的通用性。