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ADμC812的串行外設(shè)接口（SPI）及其應(yīng)用
摘要：ADμC812是一種新型的集成12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它的串行外設(shè)接口SPI（serial peripheral interface）可進(jìn)行主機(jī)和多片從外圍器件的信息傳遞，即主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制及從機(jī)向主機(jī)提供各種信息等，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的各種控制和操作。概述
ADμC812是一種全集成的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它在單個(gè)芯片內(nèi)包含了高性能的自校準(zhǔn)多通道ADC、2個(gè)12位DAC以及可編程的8位MCU（與8051兼容）。為便于MCU與各種外圍設(shè)備進(jìn)行通信，ADμC812提供了3種串行I/O端口：UART接口、I2C兼容的串行接口和串行外設(shè)接口（SPI）。其中，SPI接口是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同步串行接口，是一種全雙工、三線(xiàn)通信的系統(tǒng)。它允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式（8位數(shù)據(jù)同時(shí)、同步地被發(fā)送和接收）進(jìn)行通信。在SPI接口中，數(shù)據(jù)的傳輸需要1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和兩條數(shù)據(jù)線(xiàn)。
SPI可工作在主模式或從模式下。在主模式，每一位數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收需要1次時(shí)鐘作用；而在從模式下，每一位數(shù)據(jù)都是在接收到時(shí)鐘信號(hào)之后才發(fā)送/接收。1個(gè)典型的SPI系統(tǒng)包括1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件。SPI接口可設(shè)置成在發(fā)送/接收1個(gè)字節(jié)的結(jié)束時(shí)產(chǎn)生1次中斷。
主時(shí)鐘可以通過(guò)編程而成為不同的狀態(tài)，既可編程為4種不同主波特率的任一種，又可對(duì)時(shí)鐘的極性和相位進(jìn)行編程。
SPI也可用于那些需要比微控制器上的并行I/O端口更多輸入或輸出端的場(chǎng)合中。SPI提供了一種擴(kuò)展I/O功能的最簡(jiǎn)單的辦法，只需使用最少的微控制器引腳。
一、工作原理
1.SPI的信號(hào)說(shuō)明
SPI系統(tǒng)使用4條線(xiàn)可與多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口：
串行時(shí)鐘線(xiàn)（SCLOCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線(xiàn)SS。
SCLOCK是主機(jī)的時(shí)鐘線(xiàn)，為MISO數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收提供同步時(shí)鐘信號(hào)。每一位數(shù)據(jù)的傳輸都需要1次時(shí)鐘作用，因而發(fā)送或接收1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個(gè)時(shí)鐘的作用。主機(jī)的時(shí)鐘是通過(guò)主機(jī)的硬件設(shè)置的，并和各個(gè)從機(jī)的SCLOCK相連。時(shí)鐘的波特率、極性、相位是由SPICON（SPI控制寄存器）來(lái)設(shè)置的。
MISO是主機(jī)的輸入/從機(jī)的輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)。主機(jī)的MISO應(yīng)與從機(jī)的MISO相連進(jìn)行高位在前的數(shù)據(jù)交換。
MOSI是SPI接口的SPI主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)引腳。這一引腳應(yīng)當(dāng)連接主微控制器的數(shù)據(jù)輸出和從微控制器的數(shù)據(jù)輸入端MOSI，進(jìn)行高位在前數(shù)據(jù)的交換。
SS只在從方式中用于低電平選中從。SS對(duì)應(yīng)的是P1.5，在初始化時(shí)P1口被設(shè)置為模擬輸入，因而通過(guò)清除P1.5可將其設(shè)置為數(shù)據(jù)輸入，才可完成主、從機(jī)的通信。
2.SPI的寄存器
SPI有2個(gè)相關(guān)寄存器：SPICON和SPIDAT，其中SPICON包含各種標(biāo)志位、使能位、方式位及時(shí)鐘位。各位都是可尋址的，如表1及表2所列。
表1 SPICON寄存器
表2 SPICON各位功能
位功 能ISPI中斷標(biāo)志位。當(dāng)發(fā)送和接收1字節(jié)數(shù)據(jù)完畢時(shí)自動(dòng)置全。該位也可以通過(guò)軟件控制。當(dāng)于中斷時(shí)，應(yīng)當(dāng)打開(kāi)中斷EA，將IE2.0置位。當(dāng)執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，硬件自動(dòng)清除該位WCOL寫(xiě)沖突錯(cuò)誤標(biāo)志位。
當(dāng)SPI正進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，若向SPIDAT中寫(xiě)數(shù)據(jù)將產(chǎn)生寫(xiě)沖突錯(cuò)誤，寫(xiě)入的數(shù)據(jù)將無(wú)效，原有交換繼續(xù)執(zhí)行。必須由軟件清除SPESPI使能位。
SPE=0,I2C串口使能，SPI串口禁止；
SPE=1，I2C串口禁止，SPI串口使能SPIM主模式選擇位。
SPIM=0,SPI工作于從模式；
SPIM=1，SPI工作于主模式CPOL時(shí)鐘極性選擇位。
CPOL=0，主機(jī)時(shí)鐘有高到低的跳變讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)字節(jié)之間傳輸時(shí)，時(shí)鐘處于高電平空閑狀態(tài)；
CPOL=1，主機(jī)時(shí)鐘有低到高的跳變讀取數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)字節(jié)之間傳輸時(shí)時(shí)鐘處于低電平空閑狀態(tài)（見(jiàn)圖1）CPHA時(shí)鐘相位選擇位。
CPHA=0，傳輸數(shù)據(jù)的高位MSB在SS的降沿出現(xiàn)，在時(shí)鐘第1個(gè)前沿讀入；之后下一數(shù)據(jù)位在時(shí)鐘后沿出現(xiàn)，在下一個(gè)前沿讀入；直到8位數(shù)據(jù)讀完。
CPHA=1，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘前沿出現(xiàn)，在同一時(shí)鐘周期的后沿讀入（見(jiàn)圖1）。
讀位還可控制從機(jī)的同步方式SPR1
SPR0SPI波行選擇位。
SPR1 SPR0 波特率
0 0 fosc/4
0 1 fosc/8
1 0 fosc/32
1 1 fosc/64
注：從方式下這兩位都清零
另一個(gè)SPI寄存器是SPIDAT。對(duì)這一寄存器的寫(xiě)操作會(huì)產(chǎn)生從高位開(kāi)始的一位位的數(shù)據(jù)發(fā)送。如果寫(xiě)操作發(fā)生在其他數(shù)據(jù)正在傳遞的過(guò)程中，那么WCOL將置位。如果寫(xiě)操作進(jìn)行時(shí)沒(méi)有其他數(shù)據(jù)在傳遞，SPIDAT中的數(shù)據(jù)將自動(dòng)鎖存到移位寄存器中，移位寄存器從高位開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)束后輸入的字節(jié)將鎖存到SPIDAT中，可進(jìn)行軟件讀出。
3.主模式
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