10 第十章 串行外设接口SPI.pptx

第1页：第10章SPI接口封面

DSP原理与应用

第2页：SPI

:高速同步串行输入/输出端口,传送速率可编程应用:外部移位寄存器、D/A、A/D、串行EEPROM、LED显示驱动器等外部设备进行扩展

第3页：第10章SPI接口目录

串行外设接口概述2.串行外设接口控制寄存器3.SPI操作4.串行外设接口中断5.数据格式6.SPI波特率和时钟模式7.SPI的复位和初始化8.SPI应用实例

第4页：1. 串行外设接口概述（1）个外部引脚

• 串行外设接口概述（1）个外部引脚，以下引脚都可用作数字I/O引脚。
• SPISIMO－SPI从输入、主输出
• SPISOMI－SPI主输入、从输出
• SPICLK－SPI时钟
• SPISTE－SPI从发送使能2主／从操作模式。3发送、接收双缓冲

第5页：

第6页：10.2 串行外设接口控制寄存器

SPI模块中有9个寄存器用于控制该模块的操作：1SPICCR：SPI配置控制寄存器。2SPICTL：SPI操作控制寄存器。3SPISTS：SPI状态寄存器。4SPIBRR：SPI波特率寄存器。

5SPIRXEMU：SPI仿真缓冲寄存器。6SPIRXBUF：SPI串行输入缓冲寄存器。7SPITXBUF：SPI串行发送缓冲寄存器。8SPIDAT：SPI串行数据寄存器。

9SPIPRI：SPI优先级控制

第7页：SPI主控制器SPI从控制器

710.3SPI操作下图是SPI用于两个控制器（一个主控制器和一个从控SPISIMOSPISTE*SPISOMISPICLKSPISIMOSPISTE*SPISOMISPICLK主出/从入SPI选通主入/从出串行时钟SPI主/从控制器连接制器）通信的典型连接方式。SPI主控制器SPI从控制器

第8页：SPI可工作于主模式或从模式

SPI可工作于主模式或从模式。SPICTL.2位---MASTER/SLAVE用来选择操作模式和SPICLK的源。（1）主模式将Master的数据传送给Slave，数据传送完毕，申请中断。

SPIMOSISPICLK时钟8SPIMOSISPICLK

第9页：（2）从模式将Slave的数据传送

给Master，数据传送完毕，申请中断。SPIMISOSPISTESPICLK时钟SPIMISOSPISTESPICLK

第10页：由图知，SPI有两种工作模式

• 由图知，SPI有两种工作模式：主模式和从模式，操作模式由SPICTL.2(MASTER/SLAVE位）决定。
• 数据的发送方式有三种：1主控制器发送数据，从控制器发送伪数据；2主控制器发送数据，从控制器发送数据；3主控制器发送伪数据，从控制器发送数据

第11页：主控制器控制SPICLK信号

• 主控制器控制SPICLK信号，通过发出SPICLK信号启动数据发送，从控制器则通过检测SPICLK信号接收数据。
• 一个主控制器可以连接多个从控制器，但是一次只允许一个从控制器给主控制器发送数据

第12页：10.4 串行外设接口中断有五个控制位

用于初始化串行外设接口的中断：

• SPI中断使能位：SPIINTENA(SPICTL.0);
• SPI中断标志位：SPIINTFLAG(SPISTS.6);
• SPI超限中断使能位：OVERRUNINTENA(SPICTL.4);
• SPI接收器超限中断标志位：RECEIVEROVERRUNFLAG(SPISTS.7)
• SPI中断优先级选择位：SPIPRIORITY(SPIPRI.6)

第13页：SPI数据字符位数（1-16位）

1310.5数据格式

• SPI通信时，要发送的数据从SPIDAT寄存器的MSB依次移出，接收的数据则从SPIDAT的LSB依次移入。
• SPI数据字符位数（1-16位）由SPICCR.3-0指定。
• 当写入SPIDAT或SPITXBUF时，数据必须是左对齐的。
• 数据从SPIRXBUF读回时是右对齐的。LSB移位寄存器SPIDATMSB

第14页：6. SPI波特率和时钟模式

SPI模块支持125种不同的波特率和4种不同的时钟模式。SPI最大波特率为CLKOUT频率的四分之一。1.SPI波特率的确定SPI波特率取决于CLKOUT和SPIBRR的值。

（1）对于SPIBRR=3-127SPI波特率=CLKOUT/(SPIBRR+1)（2)对于SPIBRR=0-2SPI波特率=CLKOUT/4SPI最大波特率=CLKOUT/4=10MHz

第15页：10.6.2 SPI时钟模式SPI有四种

SPI时钟模式SPI有四种时钟模式，由CLOCKPOLARITY和CLOCKPHASE位控制。CLOCKPOLARITY位：选择时钟的有效沿是上升沿还是下降沿；CLOCKPHASE位：选择是否有半个时钟周期的延时

第16页：(1)下降沿，无延时

(1)下降沿，无延时：SPI在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿接收数据；(2)下降沿，有延时：SPI在时钟下降沿前半个周期发送数据，在时钟的下降沿接收数据；(3)上升沿，无延时：SPI在时钟上升沿发送数据，在下降沿接收数据；

(4)上升沿，有延时：SPI在时钟上升沿前半个周期发送数据，在上升沿接收数据。4种时钟模式如图所示

第17页：1SPICLK周期数

1SPICLK周期数SPICLK（无延时的上升沿）SPICLK（有延时的上升沿）SPICLK（无延时的下降沿）SPICLK（有延时的下降沿）SPISIMO/接收锁存点SPISOMISPISTE进入从方式第10章串行外设接口SPI7

第18页：10.7 SPI的复位和初始化系统复位

使SPI引脚功能被选定为通用输入，要对SPI的配置，需做以下工作：1设置SPISWRESET位（SPICCR.7）的值为0，强制SPI复位；2初始化SPI的配置、格式、波特率和引脚功能为期望值；

3设置SPISWRESET位为1，从复位状态释放SPI;4向SPIDAT或SPITXBUF写数据；5数据发送完成后（SPISTS.6=1)，读取SPIRXBUF以确定接收的数据

第19页：8. SPI应用实例

198.SPI应用实例1.控制串行D/A该程序通过SPI输出一系列递增的字，通过D/A转换输出锯齿波。采用MAX5121芯片连接到SPI。MAX5121是美国MAXIM公司生产的12位低功耗电压输出型串行数模转换器(DAC)。

该器件具有灵活的三线串行接口,可以与SPI、QSPI和MICROWIRE串行口实现无缝联接。在使用内部基准参考电压源时,其最大输出电压为2.0475V

第20页：MAX5121内部带有一个+

1.25V基准参考电压源,如用户需要,也可外接片外参考电压。此外,它内部还包括一个16位的串行移位寄存器、一个输入寄存器、一个DAC寄存器和一个输出放大器。其输出电压的计算公式为：式中,VREF是基准电压,Code是在0x000～0xFFF范围内的输入数字量,VOS为片外输入模拟电压

第21页：MAX5121数模转换器具有两种工作模式

,即正常工作模式(电流500μA)和关断工作模式(电流3μA)。当处于关断工作模式时,OUT输出变为高阻态,但输入寄存器内容将被保存,以便MAX5121被唤醒后能“回忆”起进入关断模式前的输出状态。

MAX512l采用+3V单电源供电,封装为16pin QSOP封装形式

第22页：MAX5121的内部结构框图如图所示

MAX5121的内部结构框图如图所示

第23页：芯片的引脚功能说明

芯片的引脚功能说明

第24页：

第25页：

第26页：MAX512l的串行接口命令

MAX512l的串行接口命令。MAX512l的编程控制由16位串行字组成,即

第27页：串行接口命令及功能描述

串行接口命令及功能描述

第28页：MAX5121的工作时序MAX512I

在工作时,首先将CS置为低电平以使能MAX5121,然后从SCLK的上升沿开始将DIN上的串行数据一位接一位移入MAX5121内部的16bit串行移位寄存器。当CS为高电平后,串行移位寄存器中的数据将被装入MAX5121内部的输入寄存器或送入DAC寄存器,具体取决于。

MAX5121的最高串行工作时钟频率为6.6MHz

第29页：

第30页：MAX512件接口在AX5121的硬件

接口电路时,SPI主机,MAX512l作为从机。MAX5121只接受来自主机的数据,然后进行D／A转换并从OUT引脚输出模拟电压。由于MAX5121是在SCLK的上升沿接收SPI线上的数据,因此,DSP应采用无延时的下降沿来发送SPI数据,这样才能配合MAX5121的工作时序

第31页：AX512l的硬件接口电路

AX512l的硬件接口电路

第32页：SPI总线波特率的设置由于不同

SPI器件的最高工作频率有所不同,为了使SPI总线高效工作,应了解各个SPI器件最高能接受的频率,然后取低频率的SPI器件的最高频率作为通讯波特率。由于MAX5121的最高允许时钟频率为6.6MHz,因此AX512l的应用系统设计中,SPI总线的最高时钟频率不能超过6.6MHz

第33页：

第34页：源程序代该文件利用汇编语言代码定义了复位

源程序代该文件利用汇编语言代码定义了复位和中断向量3title_c_int0，_nothing.rct_c_int0bres

第35页：（2）主程序//该程序利用LF2407

的SPI模块向MAX5121芯片发送数据用于D/A转换，MAX5121的模拟输出端输出一个三角波。用C语言ag1；int GPR3；intintflag；//屏蔽中断//禁止所有的等待状态intinitial()

第36页：//16charbits

//16charbits，在SPICLK//使能主动模式，一般的//SPI的波特率为3M，//设置通用引脚为SPI功//SPI模块初始化子程序int SPIINITIAL(){*SPICCR=0X004F；

的下降沿发送数据，与MAX5121在//上升沿接收数据配合*SPICTL=0X0006；时钟方式，使能TALK*SPIBRR=0X0007；CLKOUT=24M*MCRB=0X003C；

能的*SPICCR=*SPICCR|0X0080；//设置IOPE0脚为通用引脚//使SPI退出复位状态}

第37页：//SPI发送数据子程序

//SPI发送数据子程序，需要发送的数据存放在GPR3寄存器中int SPITRANS(//设置IOPE0为输出，且输出低电平，以选中MAX5121芯片*SPITXBUF=GPR3；

//向SPI的发送缓冲器写一个发送数据while(1){flag=*SPISTS&0x40；//flag=SPI的中断标志if(flag==0x40)break；

//如果SPI的中断标志的中断标志为1，则证明SPI已经发送成功，则停止等待}*SPIRXBUF=*SPIRXBUF；SPIRXBUF寄存器，以清除SPI中断//虚读//发送完毕，则IOPE0输出高，使发送的数据输出到MAX5121的输入寄存器和DAC寄存器中}

第38页：//SPI初始化//根据系统初始化

SPIINITIAL()；GPR3=0x4000；MAX5121的格式写一个数据，使其输出的模拟量为0flag1=0x00；//三角波上升沿、下降沿标志，当flag1=0时，为上升沿，当flag1=1时，为下降沿while(1){if(flag1==0x00)GPR3=GPR3+2；

//因为数据从倒数第2位开始，故要使数据加1，则需要在实际的寄存器中加2，此操作对应三角波的上升沿

第39页：elseGPR3=GPR3-2

else GPR3=GPR3-2；//因为数据从倒数第2位开始，故要使数据减1，则需要在实际的寄存器中减2，此操作对应三角波的下降沿39flag1=0x01；//若需要转换的flag1=0x00；

//若需要转换的//调用SPI发送数据子程序if(GPR3==0x5FFE)数据到FFFH，则开始下降沿if(GPR3==0x4000)数据到00H，则开始上升沿SPITRANS()；

}}//当发生干扰中断时，执行此中断

第40页：10.8.2 基于nRF905实现

LF2407的无线通信的设计第10章串行外设接口SPI硬件连接

第41页：nRF905工作模式

n RF905工作模式

第42页：nRF905发送模式工作过程

nRF905发送模式工作过程

1当2407A发送数据时，将目标节点的地址和所要发送的数据通过SPI接口锁存到nRF905中，其接口速率是可控的。2置位TRX_CE，TX_EN，激活nRF905发送模式。3nRF905自动完成数据打包（加入报头和CRC校验码），包经过GFSK调制以100kbps发送，当传送完毕DR引脚置位

第43页：4）如果将AUTO_

RETRAN引脚置位，那么nRF905将自动重发数据，直到将TRX_CE引脚复位。5）如果将TRX_CE复位，nRF905完成数据发送进入空闲模式。注意：在数据发送过程中无论将TRX_CE，TX_EN怎样设置，nRF905都会完成此次发送而不受影响，之后进入所设置的工作模式

第44页：nRF905接收模式工作过程

nRF905接收模式工作过程

1将TRX_CE置位，TX_EN复位后，nRF905进入接收模式等待数据到来。2当nRF905在接收频率检测到载波，则CD引脚置位；而后如果接收到有效地址则AM置位；最后将接收到的有效数据包去掉报头、地址、CRC校验码，并将DR引脚置位

第45页：4）2407A复位

TRX_CE引脚，使nRF905进入空闲模式，之后经过SPI接口以特定速率读取数据。5）数据接收完毕后nRF905将DR和AM引脚复位并准备进入下一个工作模式。

注意：如果在接收数据包的过程中TRX_CE或TX_EN状态改变，那么nRF905就会立即改变工作模式，丢失数据

第46页：