串行通信学习课程

1、1.1 1.1 串行通信方式 通信双方只要约定好通信格式和通信速度即可通信。 串行通信方式可分为两类：异步通信：在异步串行通信中没有同步时钟信号。 同步通信：在同步串行通信中数据传送受到同步时钟的控制。 第1页/共96页第一页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.2 1.2 异步通信 异步通信中，微处理器与外设之间必须有两项规定。 第一项规定：双方通信时采用怎样的数据格式。 例如UART串行通信双方规定：用ASCII编码，字符为7位，加一个偶校验位、一个起始位以及一个停止位，则一个字符总共由10位组成，形成的数据格式如图所示。第2页/共96页第二页，编辑于星期日：八点 五十八分。 第二项规定：即

2、双方通信过程中每发送一个数位需要多长的时间。在有些场合也称之为波特率，即每秒钟传送的二进制位数（bps）。 数据传送的速率为120字符/秒，每一个字符是10位，则波特率为1200bps。 PC串口：115200bps 921600bps Modem:19200bps 工业场合：4800bps UART和1-Wire通信标准就是常见的异步通信。在异步通信中发送器和接收器不必用同一个时钟，只要求各局部时钟同一标称频率（波特率）。第3页/共96页第三页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.3 1.3 同步通信 在大量数据传送时，采用通信双方（发送器、接收器）在同一个时钟控制下传输数据的同步通信 。 同

3、步通信是先将许多的字符聚集成一字符块，再将每块信息（常称为信息帧）之前加上12个同步字符，接着再加适当的错误检测数据到字符块，最后才传送出去。 注意：在同步通信时，数据上没有字符传输时，必须发送专用的空闲字符或是同步字符。 n冗余：把传输的数据位当做被除数，发送器本身产生一个固定的除数，前者除以后者得到的余数即为冗余字符。第4页/共96页第四页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.4 1.4 串行通信制式 在单工制式下，数据只能从发送站向接收站传送。如图： 在半双工制式下，数据能双向传送，但是不能同时在两个方向上传送。如图： 全双工制式下，接收数据和发送数据占用不同的线路。全双工通信可以同时发送

4、和接收。如图：在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的，按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工3种制式。第5页/共96页第五页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.5 1.5 串行通信分类 串行通信标准有许多，下面仅对部分常见的串行通信标准进行简单介绍 。串行通信标准引脚引脚说明通信方式通信制式UARTTXD、RXD、GND（三线）TXD：发送端RXD：接收端异步全双工1-WireDQ （一线）DQ：发送/接收端异步半双工SPISCK、MISO、MOSI（三线）SCK：同步时钟MISO：主机输入，从机输出MOSI：主机输出，从机输入同步全双工I2CSCL、SDA（二线）SCL：同步

5、时钟 SDA：数据输入/输出端同步半双工第6页/共96页第六页，编辑于星期日：八点 五十八分。二、最简单的单工串行通信举例 与外设串行通信过程中，数据是一位一位依次顺序传送的；而在微处理器内部，数据是并行处理和传送的。 当微处理器发送数据到外设时，必须要先把并行的数据转换为串行数据再传送；当微处理器接收来自外设的数据时，必须要先把接收到的串行数据转换为并行数据才能处理。 这种并/串之间的转换既可用硬件实现也可用软件实现。 本小节以74LS164芯片为例，介绍如何用软件方法实现数据的串并转换。（ARM与74LS164之间的串行通信）第7页/共96页第七页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.1 1

6、.1 实验目的与内容 实验目的：学会用软件方法模拟串行通信的时序，完成串行通信；深刻理解串行通信的原理，掌握时序分析的基本方法。 实验内容：完成ARM芯片与74LS164芯片之间的串行通信，利用LED灯显示传输的数据；在完成基本通信的实验基础上，实现流水灯效果。第8页/共96页第八页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验原理分析 A、B：串行数据输入端。 Clock：时钟输入端。 Clear：清零端。低电平有效。 QAQH：数据输出引脚。ClearClock74LS 164238745691011121314ABQAVCCQBQCQDGNDQHQGQFQE1第9页/共96页第九页，编辑于星期日：

7、八点 五十八分。 74LS164真值表输入输入 输出输出 Clear ClockA BQA QB QHLXX X LLL HLX X H H H HHH H L X LLL H X L LLL 第10页/共96页第十页，编辑于星期日：八点 五十八分。 74LS164的时钟是由ARM处理器产生，每来1个上升沿74LS164就接收1位数据。 假设要使QAQH=10110011，则ARM要发送一串数据10110011给A、B输入端，并产生相应的时钟信号。如下图： 第11页/共96页第十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.3 1.3 电路原理图#define LS164_DATA (125)/LS

8、164_DATA=0 x0200 0000#define LS164_CLK (129) /LS164_CLK=0 x2000 0000#define LS164_CLR (117) /LS164_CLR=0 x0002 0000n74LS164通过ARM的3个I/O脚：P1.17、P3.29、P0.25，分别控制74LS164芯片的清零端口(CLR)、时钟端口(CLK)和数据端口(DATA)，引脚定义如下：第12页/共96页第十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。程序清单-初始化子程序/*名称: void LS164_Init(void)*功能: 初始化子程序。*入口参数:无*出口参数:无*

9、/void LS164_Init(void)PINSEL1 = PINSEL1 & 0 xfff3ffff; / 设置Ls164引脚LS164_DATA(P0.25)为GPIOPINSEL2 = PINSEL2 & 0 xffffffb7; / 设置Ls164引脚LS164_CLK (P3.29)为GPIO / 设置Ls164引脚LS164_CLR（P1.17）为GPIO/- 设置各引脚输出方向都为输出-IO0DIR = IO0DIR | LS164_DATA;/ 设置P0.25为输出IO3DIR = IO3DIR | LS164_CLK;/ 设置P3.29为输出IO1DIR

10、= IO1DIR | LS164_CLR;/ 设置P1.17为输出第13页/共96页第十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。程序清单-发送数据子程序void LS164_SendData (uint8 data)uint8 j;/定义一个8位无符号整型变量jIO1CLR = LS164_CLR; /74LS164输出清零IO1SET = LS164_CLR; /-模拟时钟信号，循环8次完成数据传送-for( j=0; j=1;/data右移一位IO3SET = LS164_CLK;/向74LS164发送一个高电平时钟信号IO3CLR = LS164_CLK;第14页/共96页第十四页，编辑于星

11、期日：八点 五十八分。程序清单-主程序uint8 const LS164_TAB32=0 x00,0 x01,0 x03,0 x07,0 x0F,0 x1F,0 x3F,0 x7F, 0 xFF,0 x7F,0 x3F, 0 x1F,0 x0F,0 x07,0 x03,0 x01,0 x00,0 x81,0 x42,0 x24, 0 x18,0 x3c,0 x7e,0 xff,0 x00,0 xff,0 x00,0 x55, 0 xaa,0 x55, 0 xaa,0 x00; /* * 名称：main（） * 功能：通过64LS164控制LED灯，实现流水灯 */ int main (void

12、) uint8 i; LS164_Init(); / 引脚初始化 while(1) /-发送数据- for(i=1;i32;i+) LS164_SendData(LS164_TABi);DelayMS(100); /大约延时100毫秒，详见第一章蜂鸣器控制程序 return(0); 第15页/共96页第十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.5 1.5 实验结果 观看实验板，每次由ARM处理器向74LS164芯片发送一个8位数据，LED的开关会发生相应的变化。当程序连续运行时，实验板上会出现各种灯闪烁的效果。第16页/共96页第十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。三、UART异步串行接口应

13、用 UART通信标准就有专门的硬件UART，即异步接收发送器。 UART有2个对外连接的引脚：RxD、TxD： RxD是输入引脚，用于串行数据接收； TxD是输出引脚，用于串行数据发送。 第17页/共96页第十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.1 硬件UART的结构框图 第18页/共96页第十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。 UART数据的接收过程示意图nUART数据的发送过程示意图第19页/共96页第十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.2 1.2 UART的功能1传输转换功能 UART既能发送，把并行数据转换成串行数据输出；又能接收，把接收的串行数据转换成并行数据输入。2奇偶

14、校验功能 UART在发送时，检查每个要传送的字符中的“1” 的个数，自动在奇偶校验位上添“l” 或“0”，使之满足要求； UART在接收时，检查每个字符的各位及奇偶校验位， “1” 的个数是否满足要求。3出错标识功能常用的有以下三种：l奇偶错误l帧错误l溢出错误第20页/共96页第二十页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.3 1.3 UART通信协议 UART异步串行通信协议需要定义以下5个内容：1起始位 2数据位3奇偶校验位 4停止位5波特率设置n 范例如图：第21页/共96页第二十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.4 1.4 UART的应用 UART一般可以应用到如下一些场合： 1.

15、芯片间的近距离通信 2.与PC机之间的通信 3.模块之间的远距离通信第22页/共96页第二十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。1、芯片间的近距离通信 同一块板卡上的芯片需要通信时，我们可以采用UART异步串行通信。 连接示意图 如下：第23页/共96页第二十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。2、与PC机的通信 RS-232-C接口是PC机目前最常用的一种串行通讯接口。芯片利用UART可以与PC机进行通讯，由于接口不同从而电流不同，需要使用RS232转换器对通讯信号进行转换 芯片接RS232转换器与PC机通讯图 第24页/共96页第二十四页，编辑于星期日：八点 五十八分。3、模块之间的远距离

16、通信 RS-485接口的最大传输距离可达 3000米，最高传输速率10Mbps，且抗噪声干扰性好。 RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为 +2V +6V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为 -2V -6V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接 。RS-485通信电路示意图第25页/共96页第二十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。n RS-485接口具有多站能力，能够实现多机间远距离通信。下图是基于RS-485的多机通信系统：第26页/共96页第二十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.5 1.5 LPC2220内部UART

17、模块 UART0具有16字节发送FIFO和16字节接收FIFO。 UART0内置了波特率发生器。 第27页/共96页第二十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。 UART0主要包括3个模块： UART0接收器模块（U0Rx） UART0发送器模块（U0Tx） UART0波特率发生器模块（U0RBG） UART0波特率发生器模块（U0RBG），产生UART0所使用的定时，U0BRG模块时钟源为VPB时钟（pclk），它保存了VPB时钟（pclk）的分频值。 时钟源（pclk）与除数锁存LSB寄存器（U0DLL）和除数锁存MSB寄存器（U0DLM）所定义的除数相除得到UART0模块所使用的时钟，该时

18、钟必须为波特率的16倍。 波特率计算如下： 分频后的时钟 = pclk /（U0DLM * 256 + U0DLL） 波特率 = 分频后的时钟 / 16第28页/共96页第二十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。问题：系统时钟（pclk）为64MHz，UART0串行通信所需要的波特率为115200bps，如何设置U0DLL和U0DLM?除数=64MHz/(16*115200)U0DLM=除数/256=0U0DLL=除数%256=36n注意：当U0DLM和UODLL中的值为0 x0000时，系统默认为0 x0001。第29页/共96页第二十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.6 1.6 寄存

19、器介绍 UART0包含10个8位寄存器。U0RBR、U0THR、U0SCR、U0DLL、U0DLM、U0IER、U0FCR、U0LCR、U0IIR、U0LSR。名称描述访问权限地址复位值U0RBR接收缓冲寄存器只读0 xE000 C000未定义U0THR发送缓冲寄存器只写0 xE000 C000未定义U0IER中断使能寄存器读/写 0 xE000 C0040U0IIR中断标识寄存器只读0 xE000 C0080 x01UOFCRFIFO控制寄存器只写0 xE000 C0080U0LCR线控制寄存器读/写0 xE000 C00C0UOLSR线状态寄存器只读0 xE000 C0140 x60U0S

20、CR高速缓存寄存器读/写0 xE000 C01C0U0DLL除数锁存（低8位）寄存器读/写0 xE000 C0000 x01UODLM除数锁存（高8位）寄存器读/写0 xE000 C0040除数锁存访问位DLAB=1时可以设置波特率第30页/共96页第三十页，编辑于星期日：八点 五十八分。U0LCR线控制寄存器 U0LCR决定发送和接收数据字符的格式 。U0LCR功能描述复位值1:0字长度选择00：5位字符长度 01：6位字符长度10：7位字符长度 11：8位字符长度02停止位0：1个停止位1：2个停止位03奇偶使能0：禁止奇偶产生和校验1：使能奇偶产生和校验05:4奇偶选择00：奇数 01：

21、偶数10：强制为1 11：强制为006间隔控制0：禁止间隔发送1：使能间隔发送当该位为1时，输出引脚UART0 TxD强制为逻辑007除数锁存访问位DLAB0：禁止访问除数锁存寄存器1：使能访问除数锁存寄存器0第31页/共96页第三十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。U0LSR线状态寄存器 U0LSR为只读寄存器，它提供UART0的接收和发送模块的当前状态信息。 U0LSR功能描述复位值0接收数据就绪（RDR）0：U0RBR为空1：U0RBR包含有效数据01溢出错误（OE）0：溢出错误状态未激活1：溢出错误状态激活02奇偶错误（PE）0：奇偶错误状态未激活1：奇偶错误状态激活03帧错误（FE

22、）0：帧错误状态未激活1：帧错误状态激活04间隔中断（BI）0：间隔中断状态未激活1：间隔中断状态激活05发送保持寄存器（THRE）0：U0THR包含有效数据1：U0THR为空16发送器（THRE）0：U0THR/U0TSR包含有效数据1：U0THR/U0TSR为空17Rx FIFO错误（RXFE）0：U0RBR中没有UART Rx错误，或U0FCR的bit0为01：U0RBR中有UART Rx错误（至少有一个错误）0第32页/共96页第三十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。UART0的初始化设置程序*名称：UART0_Init(unit32 UART_BPS)*功能：初始化串口0，设置波特

23、率，数据位长度，停止位长度，奇偶校验类型 默认设置为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验*入口参数：UART_BPS*出口参数：无*Void UART0_Init(uinit32 UART_BPS) unit16 Fdiv; PINSEL0=0 x00000005; /设置P0.0（Txd）和P0.1(Rxd)连接到UART0 /*设置波特率*/ U0LCR=0 x83; /DLAB=1，可设置波特率 Fdiv=(Fpclk/16)/UART_BPS; /计算分频值 U0DLM=Fdiv/256; U0DLL=Fdiv%256; /*设置数据格式/* U0LCR=0 x03; /8位数据长度、1

24、个停止位、禁止奇偶校验位 UART0初始化包括三项内容：1引脚连接功能的设置 2波特率的设置 3通信数据格式的设置 第33页/共96页第三十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.7 1.7 实验目的与内容 实验目的：掌握LPC2220的UART模块中各个控制寄存器的设置，并能使用UART 通信标准与PC机或其他板块进行通信。 实验内容1：使用UART0通过RS-232接口向PC机发送数据，并在PC机的超级终端上显示。 实验内容2：使用UART1通过RS485接口与另一个板块进行通信，通信数据通过8个LED灯显示。 第34页/共96页第三十四页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验1 PC机一般

25、都会配有12个RS232串行通信接口（简称COM口），利用COM口PC机可以与外部设备实现通信连接。 本实验中，我们用ARM实验平台连接PC机。第35页/共96页第三十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。/* 名称：UART0_SendByte(uint8 data)* 功能：向串口发送一个字节数据，并等待发送完毕。* 入口参数：data要发送的字节数据*/void UART0_SendByte(uint8 data) U0THR = data; / 发送数据 while( (U0LSR&0 x40)=0 ); / 等待数据发送完毕/* 名称：uint8 UART0_RcvByte()

26、* 功能： 接收一个字节数据。* 出口参数：接收到的数据*/uint8 UART0_RcvByte() uint8 rcv_data;while(U0LSR & 0 x01)= 0);/当U0RBR中没有数据就一直等待rcv_data = U0RBR;return(rcv_data);实验1 程序清单 第36页/共96页第三十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验1 程序清单 uint8 const UART0_SEND_TAB = Oh,Succeed!n;/* 名称：main()* 功能：向串口UART0发送字符串 Oh,Succeed!*/int main(void) uint

27、8 *str,data; UART0_Init(115200); while(1) str = UART0_SEND_TAB;while(*str != 0) UART0_SendByte(*str+); / 向PC机发送数据data = UART0_RcvByte();/ 等待PC发送数据 return(0);第37页/共96页第三十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验1结果在AXD调试软件中全速运行程序，串口调试助手，将会显示一串字符“Oh,Succeed!”。当PC台式机向实验板发送任何字符后，串口调试助手的接收窗口会再多一串字符“Oh，Succeed！”。第38页/共96页第三十八

28、页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验2 当设备间需要远距离通信时可以考虑采用RS485通信。Max483是一款半双工的芯片板卡1用于数据发送（客户端）板卡2用于数据接收（服务器端）第39页/共96页第三十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验2 程序清单-服务端程序#define DERE (110) /连接 P0.10/* 名称：UART1_Init(uint32 UART_BPS)* 功能：ARM处理器UART1相关引脚与功能模块的初始化* 入口参数：UART_BPS 串口的波特率*/ void UART1_Init(uint32 UART_BPS) uint16 Fdiv; PINS

29、EL0 = (PINSEL0 & 0 xfff0ffff)|(0 x05 16); /将 p0.8 P0.9设置为TxD1 RxD1功能 IO0DIR = IO0DIR | DERE ; /将连接 DE/RE 引脚的GPIO设置为输出 /-设置波特率- U1LCR = 0 x83; / DLAB = 1，可设置波特率 Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_BPS; / 设置波特率 U1DLM = Fdiv / 256; U1DLL = Fdiv % 256; /-设置数据格式- U1LCR = 0 x03;/8位字符长度、1个停止位、禁止奇偶效验 第40页/共96页第四

30、十页，编辑于星期日：八点 五十八分。/*名称: uint8 UART1_RcvByte(void)*功能: 通过RS-485接收一字节数据。*出口参数: data接收到的数据*/uint8 UART1_RcvByte(void) uint8 rcv_data;IO0CLR = DERE ; /RE引脚置低，使其处于接收状态while(U1LSR & 0 x01)= 0);/当U0RBR中没有数据就一直等待rcv_data = U1RBR;return(rcv_data);/* 名称：main()* 功能：接收RS485发送过来的数据，根据接收的数据控制LED灯的显示*/int main

31、(void) uint8 data; UART1_Init(115200); while(1) data = UART1_RcvByte(); / 接收一字节数据，没有接收则等待 LS164_SendData(data);/ 控制LED灯显示 return(0);第41页/共96页第四十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。实验2 参考程序清单-客户端程序void UART1_SendData(uint8 data) IO0SET = DERE ; /DE引脚置高，使Max483处于发送状态 U1THR = data ; /发送数据 while(U1LSR & 0 x40) = 0) ;

32、 /等待数据发送完毕 uint8 const UART1_SEND_TAB = 1,2,3,4,5,6,7,8,7,6,5,4,3,2,1;int main(void) uint8 i; UART1_Init(115200); for(i=0; i15; i+) UART1_SendData(UART1_SEND_TABi);/ 发送一字节数据 DelayMS(2000);/ 软件延时 return(0);第42页/共96页第四十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。四、SPI串行接口应用 SPI是由Motorola公司提出的一种同步串行外围接口。它在速度要求不高、低功耗、需保存少量参数的智能化

33、传感系统中得到了广泛应用。 SPI是一个全双工的同步串行接口。在数据传输过程中，总线上只能是一个主机和一个从机进行通信。n在数据传输中，主机总是向从机发送1字节的数据（MOSI）,同时从机向主机发送1字节的数据（MISO）。第43页/共96页第四十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.1 1.1 SPI接口的信号描述 1MISO（Master In Slave Out）主机输入、从机输出信号。 2MOSI（Master Out Slave In）主机输出、从机输入信号。 3SCK（Serial Clock）串行时钟信号。 4SS（Slave Select） 从机选择信号。低电平有效。注意：1

34、、主设备必须为微处理器，从设 备可以是微处理器也可以是其他带有SPI接口的芯片。2、主设备的SS应接高电平。3、先发送MSB，在发送LSB。4、SCK由主设备产生。主设备和从设备必须在相同的时序下工作。第44页/共96页第四十四页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.21.2 基于SPI接口的系统组成 SPI总线可在软件的控制下构成各种简单或复杂的系统。SPI总线与多从机连接示意图 第45页/共96页第四十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.3 1.3 SPI接口的工作原理 SPI的基本结构相当于两个8位移位寄存器的首尾相接，构成16位的环形移位寄存器。从而实现了主机与从机的数据交换。 SP

35、I接口的基本结构图 第46页/共96页第四十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.4 1.4 LPC2220内部SPI模块 LPC2220中具有两个完全独立的SPI控制器：SPI0和SPI1。其中SPI0模块有4个引脚：SCK0、SSEL0、MISO0、MOSI0，其功能如下：引脚名称引脚名称类型类型描述描述SCK0，SCK1输入/输出串行时钟：用于同步SPI接口间数据传输的时钟信号。该时钟信号总是由主机输出。时钟可编程为高有效或低有效。只有在数据传输时才被激活，其它任何时候都处于非激活状态或三态。SSEL0，SSEL1输入从机选择：用于指示被选择参与数据传输的从机。低电平有效。在数据处理前

36、必须为低电平并在数据传输时保持低电平。如果SSEL在数据传输过程中变为高电平，传输将被中止，并将接收到的数据丢弃。从机返回到空闲状态。配置LPC2220的SPI为主机必须选择相应的脚用作SSEL功能并保持高电平，这样才能执行主机的功能。MISO0，MISO1输入/输出主入从出：数据由从机传输到主机，单向信号。MOSI0，MOSI1输入/输出主出从入：数据由主机传输到从机，单向信号。第47页/共96页第四十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。 一个SPI总线可以连接多个主机和多个从机，但是在同一时刻只允许有一个主机操作总线。可通过SSEL引脚设置LPC222为SPI主机或从机。第48页/共96页

37、第四十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.5 1.5 SPI数据传输 SPI接口可由CPOL和CPHA设定4种不同传输格式的时序。 CPOL决定时钟脉冲SCK的有效脉冲方式（正脉冲、负脉冲）。CPHA决定数据线MOSI什么时候输出数据或采集数据。 根据CPOL和CPHA的组合数目，一共有4种设置情况 。第49页/共96页第四十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。 4种时序下的数据传输，其中“第一位数据的输出”和“其他位数据的输出”栏是表示数据在什么时候更新输出。还需注意数据采样是上升沿还是下降沿有效。 数据与时钟的相位关系如图：CPOL/CPHACPOL/CPHA的设定的设定第一位数据的输

38、出第一位数据的输出其它位的输出其它位的输出数据采样数据采样CPOL=0，CPHA=0在第一个SCK上升沿之前SCK下降沿SCK上升沿CPOL=1，CPHA=1第一个SCK下降沿SCK下降沿SCK上升沿CPOL=1，CPHA=0在第一个SCK下降沿之前SCK上升沿SCK下降沿CPOL=0，CPHA=1第一个SCK上升沿SCK上升沿SCK下降沿第50页/共96页第五十页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.6 1.6 SPI寄存器 LPC的SPI内部结构框图如表所示。第51页/共96页第五十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。SPI内部包括控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器、时钟计数寄存器、中断标志

39、寄存器 。具体描述见表 ：名称名称描述描述复位值复位值SPCRSPI控制寄存器，该寄存器控制SPI的操作模式0SPSRSPI状态寄存器，反映SPI模块的当前状态0SPDRSPI数据寄存器，保存发送和接收的数据0SPCCRSPI时钟计数寄存器，用于设置SPI时钟分频值0SPINTSPI中断标志寄存器，保存SPI的中断标志0第52页/共96页第五十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。SPI控制寄存器（SPCR）名称名称功能功能描述复位复位值值2:0保留不能写入1NA3CPHA1:数据在第二个时钟沿采样，传输从第一个时钟终开始在最后一个时钟结束0:数据在第一个时钟沿采样，传输从SSEL激活开始，在S

40、SEL无效后结束04CPOL1：SCK低有效0：SCK高有效05MSTR1：主模式0：从模式06LSBF1：数据传输低位在先0：数据传输高位在先07SPIE1：每次SPIF或 MODF置位时产生硬件中断0：SPI被禁止第53页/共96页第五十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。SPI状态寄存器（SPSR）名称名称功能功能描述复位复位值值2:0保留不能写入1NA3ABRT1：从机终止，读取该位则清零04MODF1:模式错误，读取该位可清零MODF，再写SPI控制寄存器05ROVR1：读溢出，读取该位则清零06WCOL1：写冲突，读取该位则清零，在防伪SPI数据寄存器07SPIE1：每次SPIF或

41、 MODF置位时产生硬件中断0：SPI被禁止第54页/共96页第五十四页，编辑于星期日：八点 五十八分。SPI数据寄存器（SPDR）SPDR功能功能描述复位值复位值7:0数据SPI双向数据0SPI时钟寄存器（SPCCR）SPCCR功能功能描述复位值复位值0计数值SPI时钟计数值设定0SPI中断标志寄存器（SPINT）SPCCR功能功能描述复位值复位值0SPI中断SPI时钟计数值设定07:1保留不能写入1NA第55页/共96页第五十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.7 1.7 SPI的使用1主机操作SSEL0引脚接高电平，数据传输步骤为： 设置S0PCCR寄存器，确定分频值。 设置S0PC

42、R寄存器，控制SPI0为主机。 当有多个从机情况下，控制片选信号，选择要通信的从机。 将要发送的数据写入S0PDR寄存器，即启动SPI传输。 读取S0PSR寄存器，等待SPIF位置位。 从SPI数据寄存器中读出接收到的数据（可选）。 如果还有数据要传送，则重复第46步骤，否则取消对从机选择。第46步骤。 通过SSEL引脚的电平可以配置LPC2220为SPI主机或为SPI从机，LPC2220内部SPI支持主机操作和从机操作。下面以SPI0模块为例分别介绍。第56页/共96页第五十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.7 1.7 SPI的使用2从机操作SSEL0引脚接低电平，数据传输步骤为：设置

43、S0PCR寄存器，控制SPI0为从机。不需要设置S0PCCR寄存器。将要发送的数据写入S0PDR （可选）。读取S0PSR寄存器，等待SPIF位置位。从SPI数据寄存器中读出接收到的数据（可选）。如果还有数据要传送，则跳到第2步。第57页/共96页第五十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。74HC595芯片介绍 当SCLR为低电平时，输出端Q清零； 当SCLR=1,SCK出现上升沿时，内部寄存器移位并接收SER端发来的数据；当RCK出现上升沿时，74HC595内部寄存器的数据输出到QAQH。 74HC595在SCK上升沿进行数据采样，因此CPOL=0，CPHA=0。 真值表 74HC595引脚

44、图 第58页/共96页第五十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.81.8 电路原理图分析n74HC595的控制端口和SPI串行通信端口连接LPC2220的相关引脚。 n并行输出端口QAQH连接到数码管上，数码管输出显示的内容完全取决于SPI0模块所传输的内容。 第59页/共96页第五十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。1.9 1.9 程序清单/* 名称：SPI0_SendData()* 功能：向SPI总线发送数据，并接收从机发回的数据。* 入口参数：data 待发送的数据* 出口参数：返回值为接收到的数据*/uint8 SPI0_SendData(uint8 data) S0PDR =

45、data; while( 0=(S0PSR&0 x80) ); / 等待SPIF置位，即等待数据发送完毕 return(S0PDR);第60页/共96页第六十页，编辑于星期日：八点 五十八分。/*名称: void HC595_Init(void)*功能: 初始化引脚与SPI0模块。*入口参数:无*出口参数:无*/void HC595_Init(void) /-引脚初始化-PINSEL0 = (PINSEL0 & 0 xffff00ff) | 0 x00005500; / 设置P0.4,P0.5,P0.6为SPI0引脚PINSEL2 = PINSEL2 & 0 xffff

46、ff7f;/ 设置HC595_nCS为GPIO口PINSEL2 = PINSEL2 & 0 xfffffff7;/ 设置HC595_RCK为GPIOIO3DIR = IO3DIR | (128);IO1DIR = IO1DIR | (116);IO3CLR = (128);/ 选中HC595/-SPI寄存器初始化- S0PCCR = 0 x52;/ 设置SPI时钟分频S0PCR = 0 x30; / 设置SPI接口模式，MSTR=1，主模式/CPOL=0，CPHA=0，LSBF=1，LSB在前 第61页/共96页第六十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。#define smgA1 (1

47、22) / p2.22连接数码管的第一个位选端uint8 const TAB10= 0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x98;/-int main(void) uint8 i;HC595_Init ();/HC595初始化/-打开数码管- IO2DIR = IO2DIR | smgA1;IO2CLR = smgA1;while(1)/-向74HC595发送数据-for(i=0;i 400000) F_I2C = 40000；I2SCLH = (Fpclk/ F_I2C + 1) / 2； /设置I2C时钟为F_I2C

48、I2SCLL = (Fpclk/ F_I2C) / 2； I2CONCLR = Ox2C；I2CONSET = Ox40； /使能主I2C第77页/共96页第七十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。主模式下的数据发送 主模式I2C的数据发送格式见图所示，起始信号S和停止信号P用于指示串行传输的起始和结束。数据的发送每次为8位，即一字节，每发送完一个字节，主机都接收到一个应答位(是由从机回发的)。第78页/共96页第七十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。操作步骤如下：1、置位STA进入I2C主发送模式，I2C逻辑在总线空闲后，立即发送一个起始条件；2、当发送起始条件后，等待SI置位（只有当SI

49、=1时，I2DAT才能访问并保持稳定状态），此时I2STAT的状态为08H；3、把从地址和读写操作位装入I2DAT，清零SI位，开始发送从地址和读写操作位；4、当把从地址和读写操作位已发送并且接受到从机应答位后，SI位再次置位，现在的状态码可能为18H、20H、38H；5、如果状态码为18H，表明主机已经接收到应答位，则可以将数据装入I2DAT寄存器，然后清零SI位，开始发送数据；6、正确发送数据后，SI位再次置位，可能的状态码为28H，30H，此时可以根据状态码进行下一个操作。第79页/共96页第七十九页，编辑于星期日：八点 五十八分。主模式下的数据发送/*名称: I2C_Send()*功能

50、: 主发送模式，与从器件进行数据交互。*入口参数: SlaveAddr从器件地址pSendData待发送的数据指针Num发送的数据长度 *出口参数:1 代表发送成功； 0 代表发送失败*/uint8 I2C_Send(unit8 SlaveAddr, uint8 *pSendData, uint32 Num) uint32 i;I2CONSET = 0 x20;/发送起始位while(I2CONSET&0 x08) = 0) ;/等待SI置位/*发送从器件地址和读写位*/I2CONCLR = 0 x08;/SI位清零I2DAT = SlaveAddr1 & 0 xFE;whil

51、e(I2CONSET&0 x08) = 0) ; /等待SI置位第80页/共96页第八十页，编辑于星期日：八点 五十八分。if(I2STAT != 0 x18) /未接收到应答，则发送停止位，数据传输中止。 I2CONSET = 0 x10; return 0;/*发送Num个字节数据数据*/for(i=0; iNum; i+) I2CONCLR = 0 x08;/SI位清零I2DAT = *(pSendData + i);while(I2CONSET&0 x08) = 0) ; /等待SI置位if(I2STAT = 0 x30)/接收非应答位，则中断数据传输I2CONSET

52、= 0 x10; return 0; return 1; 第81页/共96页第八十一页，编辑于星期日：八点 五十八分。第82页/共96页第八十二页，编辑于星期日：八点 五十八分。主模式下的数据接收 主机所接收的数据字节来自从发送器(即从机) ，起始和停止条件用于指示串行传输的起始和结束。第一个发送的数据包含接收器件的从地址(7位)和读写操作位(1位)。第83页/共96页第八十三页，编辑于星期日：八点 五十八分。操作步骤如下： 1、置位STA进入I2C主接收模式，I2C逻辑在总线空闲后，立即发送一个起始条件；2、当发送起始条件后，等待SI置位（只有当SI=1时，I2DAT才能访问并 保持稳定状态

53、），此时I2STAT的状态为08H；3、清零SI位，把从地址和读写操作位装入I2DAT，开始发送从地址和读写操作位；4、当把从地址和读写操作位已发送并且接受到从机应答位后，SI位再次置位，现在的状态码可能为38H、40H、48H；5、如果状态码为40H，表明主机已经接收到应答位，设置AA位，用来控制接收数据后产生应答位还是非应答位，然后清零SI位，开始接收数据；6、正确发送数据后，SI位再次置位，可能的状态码为50H、58H，此时可以根据状态码进行下一个操作。第84页/共96页第八十四页，编辑于星期日：八点 五十八分。从模式下的初始化操作 LPC2220系列器件配置为I2C从机时，I2C主机可

54、以对它进行读/写操作。要初始化从接收模式，并向I2CONSET写入0 x44实现I2C使能和AA位置1，向I2CONCLR写入0 x28清零起始位和中断标识，即可等待主机访问。 通常初始化程序中加入了中断的初始化。 I2C总线时钟信号是由主机产生，所以从机不用初始化I2SCLH和I2SCLL寄存器。 第85页/共96页第八十五页，编辑于星期日：八点 五十八分。I2C从模式初始化设置/*名称: I2C_SlaveInit() *功能：从模式I2C初始化，包括初始化其中断为向量IRQ中断。 *入口参数: adr 本从机地址*出口参数：无*/void I2C_Slavlnit(uit8 adr) P

55、INSELO = (PINSELO & OxFFFFFFOF) | Ox50； /设置I2C控制口有效I2ADR = adr&OxFE；/设置从机地址I2CONCLR = 0 x28； I2CONSET = Ox44；/I2C配置为从机模式/*设置I2C中断允许*/VICIntselect = OxOOOOOOOO； /设置所有通道为IRQ中断VICVectCntl0 = Ox29； /I2C通道分配到IRQ slot 0，即优先级最高VICVectAddr0 = (int)IRQ_I2C； /设置I2C中断向量地址VICIntEnale = Ox0200； /使能I2C中断第86页/共96页第八十六页，编辑于星期日：八点 五十八分。从模式下的数据发送 当主机访问从机时，若读写操作位为1（读操作），则从机进入从发送模式，向主机发送数据，并等待主机的应答信号。第87页/共96页第八十七页，编辑于星期日：八点 五十八分。从模式下的数据接收 当主机访问从机时，若读写操作位为0（写操作），则从机进入从接收模式，接收主机发送 过来的数据，并产生应答信号。第88页/共96页第八十八页，编辑于星期日：八点 五十八分。六、附录 - RS-232标准 RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232标准。它是一个全双工的通信标准。这些标准都是