时钟极性与spi通信原理

1、时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。 利用51单片机实现SPI总线通信 一：题目及要求 1：基本内容 1.1：理解51单片机和SPI总线通信的特性和工作原理； 1.2：以51单片机为核心分别设计SPI总线通信发送及接收电

2、路； 1.3：熟练应用C语言或汇编语言编写程序； 1.4：应用Protues软件完成仿真，仿真结果需包括示波器波形，通过一定的方式（如LED灯、LED显示器等）显示发送和接受数据结果； 1.5：下载程序到开发板，实现串口通信功能（选做）； 1.6：提交设计报告。 2：基本要求 本设计采用三线式SPI总线，一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO。时钟极性CPOL=0，时钟相位CPHA=0。二：设计思路 1：掌握51单片机和SPI总线通信的工作原理； 2：利用1中的原理设计SPI总线通信发送和接受电路； 3：编程模拟SPI时序，包括串行时钟、数据输入和输出； 4：利用Pr

3、otues软件仿真，观察结果； 5：顺利仿真后，下载到开发板实现串行通信功能。三：设计过程及内容 1：SPI总线简介 SPI ( Serial Peripheral Interface 串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU（微控制器）与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在

4、越来越多的芯片集成了这种通信协议。其工作模式有两种：主模式和从模式。SPI是一种允许一个主设备启动一个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（也可用模拟方式），就可以与基于SPI的芯片通讯了。 利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统。如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1个主MCU和1个或几个从IO设备所构成的各种系统等。在大多数应用场合，可使用1个MCU作为主控机来控制数据，并向

5、1个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。 当一个主控机通过SPI与几种不同的串行IO芯片相连时，必须使用每片的允许控制端，这可通过MCU的IO端口输出线来实现。但应特别注意这些串行IO芯片的输入输出特性：首先是输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片时，输出端应处于高阻态。若没有三态控制端，则应外加三态门。否则MCU的MISO端只能连接1个输入芯片。其次是输出芯片的串行数据输入是否有允许控制端。因为只有在此芯片允许时，SCK脉冲才把串行数据移入该芯片；在禁止时，SCK对芯片无影响。若没有

6、允许控制端，则应在外围用门电路对SCK进行控制，然后再加到芯片的时钟输入端；当然，也可以只在SPI总线上连接1个芯片，而不再连接其它输入或输出芯片。 SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。 2：SPI总线工作原理 SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器。外围设备、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU

7、等。接口包括以下四种信号： （1）MOSI 主器件数据输出，从器件数据输入； （2）MISO 主器件数据输入，从器件数据输出； （3）SCLK 时钟信号，由主器件产生； （4） SS 从器件使能信号，由主器件控制,有的IC会标注为CS(Chip select)。 在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。 3：电路设计 设计的电路，利用两片AT89C52芯片，一片做为发送模块，一片做为接收模块。分别编写发送和接收程序，实现数据的发送和接受。通过LED显示接收到的数据。通过示波器观察输出的波形。 4：编写程序 根据设计好的电路及题目要求分别编写数据发送程序和数

8、据接收程序。 ：数据发送程序 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define ulong unsigned long /- #include #include /- sbit SPICLK = P10; /s时钟信号sbit MOSI = P11; /主器件数据输出，从器件数据输入sbit MISO = P12; /主器件数据输入，从器件数据输出sbit SS = P13; /从器件使能信号void Dat_Transmit(uchar dat) /发送数据程序 uchar i,datbuf; datbuf=dat; S

9、S=1; while(SS); for(i=0;i8;i+) while(SPICLK); if(datbuf&0x80) MISO=1; else MISO=0; datbuf=(datbuf1); while(SPICLK); void main(void) uchar i; while(1) for(i=0;i10;i+) Dat_Transmit(i); /2.数据接收程序#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define ulong unsigned long/ - #include #include/- sbit

10、 SPICLK = P10;/时钟信号sbit MOSI = P11; /主器件数据输出，从器件数据输入sbit MISO = P12;/主器件数据输入，从器件数据输出sbit SS = P13;/从器件使能信号/- void Nop(void) void Delay(uchar t)while(t-);uchar Data_Receive(void)/数据接收程序uchar i,dat=0,temp;bit bt; SPICLK=1;MISO=1;SS=0;/选中器件Nop();Nop();for(i=0;i8;i+) SPICLK=1; Nop(); Nop(); Nop(); SPICLK=0; Nop(); Nop(); bt=MISO; if(bt) temp=0x01; else temp=0x00; dat=(dat1); dat=(dat|temp); SS=1;SPICLK=1;return dat;void main(void)uchar exdat;uchar i=0; uchar code table10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F;P2=0;wh