PIC单片机与串行闪存的SPI接口设计

1、pic单片机与串行闪存的spi接口设计以性能稳定、品种众多等特点在工业控制、仪器仪表、家电、通信等领域得到广泛应用。虽然无数型号自身集成了存储器，但在无数状况下难以满足系统对大容量存储的要求，需要外扩非易失性的存储器。与并行flash存储器相比，串行flash存储器占用引脚少，体积小，易于扩展，接线容易，工作牢靠，故而越来越多地应用在各类产品和工业测控系统中。本文主要研究pic16f877a单片机与串行闪存m25p16之间的spi通信，在要求大容量数据存储且mcu引脚资源有限的状况下具有有用价值。1 spi工作原理spi(serial peripheral interface)是一种常用的串行

2、通信协议，用于mcu系统与外围设备的通信，可用来衔接存储器、ad转换器、da转换器、实时时钟、驱动器、，甚至其他处理器。spi主要用法4个信号：mosi(主机输出从机输人)、miso(主机输入从机输出)、sck(串行时钟)和cs(片选)。其中，sck由主机产生，作为传输的同步时钟，控制全部数据传输。主机通过触发从设备的cs打算二者之间的spi传输是否能够举行。主机和外设都包含1个串行移位寄存器。主机通过向自己的spi串行寄存器写入1个字节来发起1次传输，然后通过mosi信号线将数据传给外设，同时外设将自己移位寄存器中的内容通过miso信号线返回给主机，1所示。这样，两个移位寄存器中的内容就交换

3、了。也就是说，外设的写操作和读操作是同步完成的。在实际应用中，假如只举行写操作，则主机只需忽视收到的字节即可；假如主机要读外设的数据，必需发送1个字节来引发从机的传输，发送的这个字节可以是随意数据。2 m25p16简介m25p16是16 mb的串行闪存，具有先进的写庇护机制，支持速度高达50 mhz的spi的存取操作。该存储器有32个扇区，每个扇区256页，每页256字节。工作范围2.73.6 v，工作温度范围-40+85。数据保存长达20年，每个扇区可擦写编程100 000次。m25p16支持的操作命令共有12条。命令格式为：其中，8位的指令字是必须的，地址、哑元以及数据字节的有无和长度会因

4、命令的不同而有所差别，细节如表1所列。全部的指令码、地址、串行输入输出的数据，均是高位在前，低位在后。对m25p16操作时，先选中芯片(即片选信号s拉低)，然后串行输入操作命令字节，紧接着串行输入地址字节(0或3字节)，须要时还要加入哑读字节，最后串行输入输出数据字节，然后把片选信号拉高，之后m25p16启动内部控制规律，自行完成相应的操作。3 spi硬件设计pic16f877a单片机具有十分完美的spi接口(rc3sck、rc4sdi、rc5sdo、ra5ss)，惟独pic16f877a作为从机时，ra5ss引脚才作为spi脚，pic16f877a为主机时，ss可作为一般io用法。通过该接口

5、，可比较简单地实现pic16f877a与spi flash的通信。pic16f877a与m25p16的硬件接口2所示。其中，sck、sdi、sdo为mcu的spi专用引脚，分离与存储器的对应引脚相连，可选mcu的随意io脚作为存储器的片选信号，图中选取rc2脚与存储器的片选s相连，这样，在spi通信时只涉及mcu的c口，便于操作。m25p16的hold和w挺直接高电平，表示不允许在s有效的状况下暂停spi通信且囫囵存储区都没有写庇护。图2中，vdd为+5 v，因为pic16f877a工作在5 v电压下，而m25p16的工作电压范围为2.73.6 v，二者不能挺直相连。这里采纳分压的方式，保证输

6、入m25p16的s、c、d脚的电压在存储器能承受且能识别的范围内，通过在m25p16向pic16f877a输入数据的sdo脚加上拉电阻，保证mcu可以识别m25p16输出的高电压，从而保证正常的spi通信。假如mcu工作于3.3 v，则挺直将二者的对应引脚相连即可。4 spi软件设计在硬件连线正确的基础上，要举行spi通信，还要对m25p16编写驱动程序，包括spi初始化、读m25p16的数据、向m25p16写人数据、数据的擦除等，这里用法编程，编译器挑选picc，开发环境为mplab ide8.10。pic16f877a的spi通信涉及4个寄存器：控制寄存器sspcon、状态寄存器sspst

7、at串行接收发送缓冲器sspbuf和移位寄存器sspsr。其中，sspcon的8位都是可读可写的，用于设置ssp处于主从模式、时钟频率、时钟极性、ssp使能以及写矛盾检测；sspstat惟独高2位可读写，低6位是只读的。pic16f877a处于接收模式时，sspsr和sspbuf构成2级缓冲的接收器，sspsr每收到1个完整的字节，就将该字节传给sspbuf，并将中断标记位sspif置1，可通过读sspbuf得到数据；877a处于发送模式时，写sspbuf操作会同时将数据写入sspsr，触发传输。下面结合详细的代码举行具体阐述。(1)spi初始化与读写函数从sendbyte和rcvbyte函数

8、的代码中，可以看出数据发送和接收是否完成，都是通过推断stat_bf标记位(sspstat寄存器的bf位，stat_bf是在头文件pic1687xh中定义的名称)来实现的，而数据手册中关于bf位的描述仅用于接收模式。这是因为pic16f877a通过sdo发送数据的同时，会通过sdi读人数据，当1字节发送完成时，刚好接收1字节到sspbuf，这时sspbuf满，by被置为1，故可通过stat_bf标记推断1字节是否发送完成。(2)延续写函数m25p16的pp命令允许1次延续写入不超过1页(256字节)的数据。写人数据之前，首先要发出写允许指令，然后才干执行数据写入操作。数据写入函数参数包括add

9、ress(32位地址)、block(写入数据缓冲区指针)、n(一次延续写入的字节数，n其中，delay()为延时子函数，参数为ms级，delay(1)即延时1ms。加入延时，是为了保证存储器在预备好的状况下才举行读写操作。(3)延续读函数m25p16允许发出读命令后，延续读取数据，这一模式极大提高了总线效率。数据读取函数的参数包括address：32位地址；block：读数据缓冲区指针；n：一次延续读取的字节数，代码如下：m25p16的延续读操作与延续写不同的是，无论read还是fast_read，在起始地址处1字节的数据读出后，会自动寻址更高地址处的数据，故程序中无需address+语句。除了对m25p16的初始化、读写之外，常常还要对其举行擦除操作，擦除