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SPI (Serial Peripheral Interface Module)

SPI (Serial Peripheral Interface Module). Tsinghua Motorola MCU and DSP Application Center June 26,2002. SPI 框图. SPI 特性. 全双工，三线同步传送 机或从机工作方式 使用相互独立的发送和接收数据寄存器实现双缓存（ double-buffered ）操作 四种可编程主机移位频率（最大可达总线频率的二分之一） 从机的最大移位频率等于总线频率 可编程时钟极性和相位 发送结束中断标志 SPTE （ SPI transmitter empty ）

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SPI (Serial Peripheral Interface Module)

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Presentation Transcript

  1. SPI (Serial Peripheral Interface Module) Tsinghua Motorola MCU and DSP Application Center June 26,2002 No.1

  2. SPI框图 No.2

  3. SPI特性 • 全双工，三线同步传送 • 机或从机工作方式 • 使用相互独立的发送和接收数据寄存器实现双缓存（double-buffered）操作 • 四种可编程主机移位频率（最大可达总线频率的二分之一） • 从机的最大移位频率等于总线频率 • 可编程时钟极性和相位 • 发送结束中断标志SPTE（SPI transmitter empty） • 接收结束中断标志SPRF（SPI receiver full） • 工作方式设置错误中断标志（MODF） • 溢出错误中断标志（OVRF） • 可编程线或模式 • 与I C兼容:一个SPI子系统可以在软件控制下构成复杂或简单配置。 • 一个主MCU和几个从MCU • 几个MCU相互连接构成一个多主机系统 • 一个主MCU和一个或多个从属外设 No.3

  4. 数据流动 在一次SPI传送发生时，一个8位字节通过主出从入MOSI（master out slave in）引脚移位输出，同时另一个8位字节从主入从出MISO（master in slave out）引脚输入。这个传送过程可以理解为主机的8位移位寄存器和从机电路联合组成了一个16位循环移位寄存器，在每次传送发生时， 这个16位分布式移位寄存器就循环移动8位，这样就完成了主机和外设之间的数据交换。 No.4

  5. SPI控制寄存器（SPCR） SPRIE：SPI接收中断允许位DMAS：DMA选择位,0=禁止SPRF和SPTE的DMA服务请求SPMSTR：SPI主机位,1=选择SPI主机模式CPOL：时钟奇偶位,1=选择低电平有效时钟CPHA：时钟相位位,1=从机以SPSCK的第一次沿跳变为移位开始信号, 0=从机以SS的下降沿作为移位开始信号SPWOM：SPI线或模式位,1=MOSI和MISO引脚为线或模式,0=普通推拉模式SPE：SPI允许位,1=允许SPI模块SPTIE：SPI发送中断允许位,1=允许发送中断 No.5

  6. SPI引脚功能描述 SPI系统用D端口的四根I/O引脚来实现数据传送：串行时钟SPSCK/PD3（spi serial clock）、主入从出MISO/PD1、从入主出MOSI/PD2和低有效从机片选SS/PD0（slave select）。当不用SPI功能时，这四根引脚就被配置成通用并行输入线。 • 串行数据引脚（MISO，MOSI） • 串行时钟（SPSCK） • 外设片选（SS） No.6

  7. 串行数据引脚（MISO，MOSI） 主入从出（MISO）和主出从入（MOSI）用来串行发送和接收数据，数据格式为MSB在前，LSB在后。当SPI被置成主机模式时，MISO是数据输入线，MOSI是数据输出线。 No.7

  8. 串行时钟（SPSCK） SPSCK是数据流动的同步信号，对设备通过MOSI和MISO进行的数据输入、输出进行同步。SPSCK信号只能由处于主机模式的MCU发出，对处于从机地位的MCU或外设，SPSCK为输入信号。 在主机模式下，SPSCK信号来源于内部MCU总线时钟。当主机发起一次传送时，SPSCK线上会自动产生8个时钟周期。在主机与从机之间，数据移位发生在SPSCK信号的一个跳变上，待数据稳定后在另外一个跳变进行采样（sample）。SPI状态控制寄存器SPSCR的SPR0和SPR1两位选择SPSCK的时钟频率，共有4种选择。主机和从机之间必须遵守同样的时序模式，SPI控制寄存器SPCR中的CPOL和CPHA可以控制时序模式。 No.8

  9. 外设片选（SS） SS引脚的使用对于主机和从机是不同的：在从机模式下，SS是一次数据传送开始前允许从机SPI工作的片选信号；对于主机模式，一般都要将SS线吊成高电平。 No.9

  10. 数据/时钟时序图（CPHA=0） No.10

  11. 数据/时钟时序图（CPHA=1） No.11

  12. SPI状态控制寄存器（SPSCR） SPRF：SPI接收结束位,1=接收数据寄存器满ERRIE：错误中断允许位,1=允许MODF和OVRF产生CPU中断请求OVRF：溢出标志位,1=溢出MODF：模式设置错误标志位,1=SS引脚逻辑电平不正确SPTE：SPI发送结束位,1=发送数据寄存器空MODFEN：模式设置错误检测允许位,1=允许MODF标志的置起SPR1/SPR0：SPI移位频率选择位 No.12

  13. SPI时钟频率 计算公式为： No.13

  14. SPI数据寄存器（SPDR） SPI数据寄存器由两个独立的数据寄存器：发送数据寄存器（只写）和接收数据寄存器（只读）组成，二者共用一个内存地址（$0012）。 当CPU向SPDR执行写操作时，数据被写入发送数据寄存器中；当CPU向SPDR执行读操作时，接收数据寄存器中的数据被读出。 No.14

  15. SPI范例 SPI的初始化代码 ： …… LDA #%00111010 ；禁止中断，主机方式，时钟低电平有效， ；启动移位脉冲，普通推拉模式，允许SPI STA SPCR LDA #%00000000 ；禁止中断，禁止错误检测，时钟分频数为2 STA SPSCR …… SPI发送数据的代码 ： BRCLR B_SPTE，SPSCR，* ;确认发送数据寄存器为空 LDA #%00111000 ;向SPI液晶送“00111000" STA SPDR …… No.15

  16. SPI应用举例 ——LCD No.16

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