接口SPI外设到MAX7651处理器

来源：analog 发布时间：2023-11-15

摘要： 本文解释了如何将GPIO端口连接到SPI外设。它定义了SPI协议的基础，信号和SCK信号的四种传输变化。利用MAX7651闪存可编程12位集成数据采集系统实现SPI接口的软件程序。

SPI 总线是许多微处理器外设芯片使用的4线串行通信接口。MAX7651微处理器不包括专用硬件来实现接口。然而，简单的软件例程显示可以发送和接收数据到SPI外设。

SPI接口的4个引脚如下:

SCK(串行数据时钟):数据在SCK的上升沿或下降沿上移位/锁存(见下一节)。
MOSI(主输出/从输入):如果芯片是主人，数据从这个大头针传输，如果芯片是奴隶，则进入这个大头针。
MISO(主输入/从输出):如果芯片是一个主人，数据被接收到这个大头针，如果芯片是一个奴隶，从这个大头针传送出去。
active - low CS (Chip Select, active low):告诉外围设备传输即将开始。

SPI协议根据数据定义了四种SCK相位和极性的组合。如果一个芯片有控制位来设置这四种状态，它们通常被称为CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)。SPI总是以8位块传输数据。您可以传输任意数量的8位块。例如，一个16位写断言Active-Low CS从前8位开始直到第16位结束。

表1 四变奏
CPOL	CPHA	转移
0	0	SCK上升沿转移。 SCK在位定时中间转换。
1	0	SCK降边转移。 SCK在位定时中间转换。
0	1	SCK降边转移。位计时开始时的SCK转换。
1	1	SCK上升沿转移。位计时开始时的SCK转换。

当查看SPI外设的数据表时，通常会看到对SPI模式的引用为CPOL = 0, CPHA = 0等，即使芯片本身物理上不包含这些位定义。相反，SPI接口是“硬连接”来发送/接收数据的，就好像CPOL和CPHA位被设置为0一样。例如，MAX5154 12位DAC使用具有上升中位数据传输的SPI接口。这对应于CPOL = 0, CPHA = 0协议。因为这是迄今为止最常见的SPI传输，所以这就是我们将要讨论的示例代码。请看下面的图表，这是来自MAX5154数据表。信号Active-Low CS是SPI信号Active-Low SS, SCLK是SCK, DIN将连接到MODI，因为外设是Slave，只有输入(无回读)。这部分在传输中使用16位。

图1所示串行接口时序图。

代码示例:8-Bit Data Transfer

下面的示例是最常见的SPI传输类型，CPO = 0, CPHA = 0。例程不假设MAX7651的时钟速度，因为I/O端口位只是尽可能快地“敲位”。数据传输时间显示在本节的末尾。

图2显示了MAX7651/ MAX7652与SPI外设之间的典型连接。

图2 通用SPI连接。

注释字段中的数字{N}是执行该指令所需的时钟周期数。

;用于8位外设的SPI数据传输。MAX7651是主控;外设为Slave。
；
;使用以下spi定义的引脚。(有些外设是只写的，所以只需要3根电线。)
;SCK:数据传输时钟
;MISO:主输入数据(来自外设)，并不总是使用
;MOSI:主输出数据(到外围设备)
;SS:奴隶选择(激活低)
；

SCK	装备的	P1.0
味噌	装备的	P1.1
莫西人	装备的	P1.2
CS	装备的	P1.3	;使用端口1，但这是100%任意的。使用任何可用的引脚。

；
;现在我们需要使用MAX7651中的一些内部RAM作为数据存储。
;为了提高执行速度，这些变量中的两个必须位于RAM区域
;这允许在字节内进行位寻址。在MAX7651中，RAM空间对应
;地址20H至2FH。低于20H或高于2FH的地址不能被位寻址!

SPI_In	装备的	20 h	;从Slave读取8位的结果。
SPI_Out	装备的	21小时	;我们希望发送到Slave的数据。

；
;最后，我们需要一个循环计数器来跟踪发送8位。
;这可以是'R'寄存器(R0-R7)或
;任何RAM寄存器(不必是位可寻址的)。让我们使用RAM
;登记。

循环

装备的

30 h

;可以在地图上的任何地方;这只是一个例子。

；
;假设调用时，芯片选择位SS已经设置为1。

SPI_IO:	CLR	SCK	;SCK开始时很低。{1}
	CLR	CS	;清除CS后开始数据传输。{1}
	SETB	味噌	;要用作输入，必须在内部设置。{1}
	MOV	循环,# 8	;8位要传输。{3}
传递:	MOV	C, SPI_Out.7	;将第7位移动到进位(SPI首先是MSB)。{2}
	MOV	莫西人,C	;I/O端口反映进位，这是数据位。{2}
	SETB	SCK	;数据稳定后，生成SCK上升沿。{1}
	MOV	C,味噌	;从Slave读取数据到Carry(可选)。{2}
	MOV	SPI_In.7 C	;复制到接收到的数据字节，第7位。{2}
	CLR	SCK	;数据读入后产生SCK下降沿。{1}
	MOV	, SPI_Out	;累加器是移位操作的临时容器。{2}
	RL	一个	;向左旋转(但不是通过Carry!){1}
	MOV	SPI_Out,	;准备第7位，以便下一次传输到Slave。{2}
	MOV	, SPI_In	;获取以前的Slave读取数据。{2}
	RL	一个	;向左旋转以使下一个位位置进入适当的位置。{1}
	MOV	SPI_In,	;保存结果。{2}
	DJNZ	循环,传递	;递减循环。如果不是零跳到XFER。{3}
;传输完成。
	SETB	CS	;取消断言芯片选择。{1}
	.END		;告诉汇编程序代码完成。

将8位(包括读和写)传输到Slave的总CPU周期为6 + 8 × 23 + 1 = 191。对于只读或只读，总共是6 + 8 × 18 + 1 = 151个CPU周期。下表显示了使用常见MAX7651时钟速度的各种传输速率。

表2 转移率
MAX7651时钟速率	比特传输时间	总读/写传输时间
12 mhz	7.95美国(~ 125 khz)	63.6我们
11.0592兆赫	8.63美国(~ 116 khz)	69.08我们
4兆赫	23.88美国(~ 41.9 khz)	191年美国

从这个表中，我们可以看到最快的SPI字节传输大约是15.7KHz，而最慢的速率是5.2KHz。这比专用的1MHz SPI硬件端口慢得多!因此，如果MAX7651要用作Slave，那么SPI Master必须设置为最慢的比特传输速度(125KHz)，并且MAX7651必须在12MHz时钟速度下工作。

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