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SPI协议简介SPI是Serial Peripheral Interface的简称，NDS中的触摸屏，麦克风，电源控制，固件及DS卡的EEPROM都是基于SPI的。所以弄明白SPI的原理对NDS的研究很有帮助。SPI 是一种允许一个主设备启动一个与从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。也就是SPI是一种规定好的通讯方式。这种通信方式的优点是占用端口较少， 一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI控制器（但可用模拟方式），就可以与基于SPI的芯片通讯了。 这种芯片也许是储存芯片，像DS卡的存档芯片，也许是控制芯片，像DS触摸屏的控制芯片等等。 L SPI 的通信原理很简单，它需要至少4根线，事实上3根也可以。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时 钟），CS（片选）。其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许 在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原 因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上沿或下沿时改变，在紧接着的下沿或上沿被读取。 完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。 o要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。 这 样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂 停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。 不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。下面是用单片机实现触摸屏的代码:功 能 8051单片机驱动ADS7846/ADS7843芯片显示代码打印01 #include reg51.h 02 #include intrins.h 03 04 05 sbit DCLK=P16; /根据用户自己的定义 06 sbit CS=P22; 07 sbit DIN=P23; 08 sbit DOUT=P24; 09 sbit BUSY=P25; 10 11 delay(unsigned char i-) 12 13 while(i-); 14 15 16 17 void start() /SPI开始 18 19 DCLK=0; 20 CS=1; 21 DIN=1; 22 DCLK=1; 23 CS=0; 24 25 26 WriteCharTo7843(unsigned char num) /SPI写数据 27 28 unsigned char count=0; 29 DCLK=0; 30 for(count=0;count8;count+) 31 32 num=1; 33 DIN=CY; 34 DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_(); /上升沿有效 35 DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_(); 36 37 38 39 40 ReadFromCharFrom7843() /SPI 读数据 41 42 unsigned char count=0; 43 unsigned int Num=0; 44 for(count=0;count12;count+) 45 46 Num=1; 47 DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_(); /下降沿有效 48 DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_(); 49 if(DOUT) Num+; 50 51 return(Num); 52 53 54 void ZhongDuan() interrupt 0 /外部中断0 用来接受键盘发来的数据 55 56 unsigned int X=0,Y=0; 57 delay(10000); /中断后延时以消除抖动，使得采样数据更准确 58 start(); /启动SPI 59 / while(BUSY); /如果BUSY信号不好使可以删除不用 60 delay(2); 61 WriteCharTo7843(0x90); /送控制字 10010000 即用差分方式读X坐标 详细请见有关资料 62 / while(BUSY); /如果BUSY信号不好使可以删除不用 63 delay(2); 64 DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); 65 DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); 66 X=ReadFromCharFrom7843(); /读X轴坐标 67 WriteCharTo7843(0xD0); /送控制字 11010000 即用差分方式读Y坐标 详细请见有关资料 68 DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); 69 DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); 70 Y=ReadFromCharFrom7843(); /读Y轴坐标 71 CS=1; 72 73 74 75 main() 76 77 TMOD=0x11; / 记数器0 计数器1 都以 16 位 记数 78 TCON=0x00; 79 IE=0x83; /1000 0001 EA=1中断允许, 80 IP=0x01; 81 while(1);/等待触摸中断 82 使用的同步串行三线SPI接口，可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单片机，实现在短距离内的高速同步通信。ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全双工3线同步通信，支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序，通信速率有7种选择，主机方式的最高速率为1/2系统时钟，从机方式最高速率为1/4系统时钟。 ATmega128单片机内部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PROM的编程下载和上传。但特别需要注意的是，此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚，而是转换到PE0、PE1引脚上（PDI、PDO），其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的内容。 ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请，所以使用SPI传输数据的有效方法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。在对SPI初始化时，应注意以下几点：.正确选择和设置主机或从机，以及工作模式（极性），数据传输率； .注意传送字节的顺序，是低位优先（LSB First）还是高位优先（MSB Frist）； .正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向，输入引脚使用上拉电阻，可以节省总线上的吊高电阻。 下面一段是SPI主机方式连续发送（接收）字节的例程：显示代码打印01 #define SIZE 100 02 unsigned char SPI_rx_buffSIZE; 03 unsigned char SPI_tx_buffSIZE; 04 unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow; 05 unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter; 06 07 #pragma interrupt_handler spi_stc_isr:18 08 void spi_stc_isr(void) 09 10 SPI_rx_buffrx_wr_index = SPDR; /从ISP口读出收到的字节 11 if (+rx_wr_index = SIZE) rx_wr_index = 0; /放入接收缓冲区，并调整队列指针 12 if (+rx_counter = SIZE) 13 14 rx_counter = 0; 15 rx_buffer_overflow = 1; 16 17 if (tx_counter) /如果发送缓冲区中有待发的数据 18 19 -tx_counter; 20 SPDR = SPI_tx_bufftx_rd_index; /发送一个字节数据，并调整指针 21 if (+tx_rd_index = SIZE) tx_rd_index = 0; 22 23 24 25 unsigned char getSPIchar(void) 26 27 unsigned char data; 28 while (rx_counter = 0); /无接收数据，等待 29 data = SPI_rx_buffrx_rd_index; /从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据 30 if (+rx_rd_index = SIZE) rx_rd_index = 0; /调整指针 31 CLI(); 32 -rx_counter; 33 SEI(); 34 return data; 35 36 37 void putSPIchar(char c) 38 39 while (tx_counter = SIZE);/发送缓冲区满，等待 40 CLI(); 41 if (tx_counter | (SPSR & 0x80) = 0)/发送缓冲区已中有待发数据 42 /或SPI正在发送数据时 43 SPI_tx_buffertx_wr_index = c; /将数据放入发送缓冲区排队 44 if (+tx_wr_index = SIZE) tx_wr_index = 0; /调整指针 45 +tx_counter; 46 47 else 48 SPDR = c; /发送缓冲区中空且SPI口空闲，直接放入SPDR由SIP口发送 49 SEI(); 50 51 52 void spi_init(void) 53 54 unsigned chat temp; 55 DDRB |= 0x080; /MISO=input and MOSI,SCK,SS = output 56 PORTB |= 0x80; /MISO上拉电阻有效 57 SPCR = 0xD5; /SPI允许，主机模式，MSB，允许SPI中断，极性方式01，1/16系统时钟速率 58 SPSR = 0x00; 59 temp = SPSR; 60 temp = SPDR; /清空SPI，和中断标志，使SPI空闲 61 62 63 void main(void) 64 65 unsigned char I; 66 CLI(); /关中断 67 spi_init(); /初始化SPI接口 68 SEI(); /开中断 69 while() 70 71 putSPIchat(i); /发送一个字节 72 i+; 73 getSPIchar(); /接收一个字节（第一个字节为空字节） 74 75 76 这个典型的SPI例程比较简单，主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。在初始化过程中，将PORTB的MOSI、SCLK和SS引脚作为输出，同时将MISO作为输入引脚，并打开上拉电阻。接着对SPI的寄存器进行初始化设置，并空读一次SPSR、SPDR寄存器（读SPSR后再对SPDR操作将自动清零SPI中断标志自动清零），使ISP空闲等待发送数据。 AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成，当数据从主机方移出时，从机的数据同时也被移入，因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。在SPI中断服务程序中，先从SPDR中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中，再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDR中，由ISP发送到从机。数据一旦写入SPDR，ISP硬件开始发送数据。下一次ISP中断时，表示发送完成，并同时收到一个数据。类似本章介绍的USART接口的使用，程序中putSPIchar()和getSPIchar()为应用程序的底层接口函数（SPI驱动程序是SPI中断服务程序），同时也使用了两个数据缓冲器，分别构成循环队列。这种程序设计的思路，不但程序的结构性完整，同时也适当的解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾，实现程序中任务的并行运行，提高了MCU的运行效率。 本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例，用户可以使用一片ATmega128，将其MOSI和MISO两个引脚连接起来，构成一个ISP接口自发自收的系统，对程序进行演示