amoBBS 阿莫电子论坛

 找回密码
 注册
搜索
bottom↓
查看: 9015|回复: 25

AVR 串行接口SPI接口应用设计

[复制链接]
发表于 2004-12-3 13:16:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
原本文给出的程序有BUG,现改正重发。并感谢Asail的指出和测试。



串行接口SPI接口应用设计(主机方式)   



    使用的同步串行三线SPI接口,可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单片机,实现在短距离内的高速同步通信。ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全双工3线同步通信,支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序,通信速率有7种选择,主机方式的最高速率为1/2系统时钟,从机方式最高速率为1/4系统时钟。  

    ATmega128单片机内部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PROM的编程下载和上传。但特别需要注意的是,此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚,而是转换到PE0、PE1引脚上(PDI、PDO),其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的内容。  

    ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请,所以使用SPI传输数据的有效方法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。在对SPI初始化时,应注意以下几点:  

    .正确选择和设置主机或从机,以及工作模式(极性),数据传输率;  

    .注意传送字节的顺序,是低位优先(LSB First)还是高位优先(MSB Frist);  

    .正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向,输入引脚使用上拉电阻,可以节省总线上的吊高电阻。  

下面一段是SPI主机方式连续发送(接收)字节的例程:  



#define SIZE 100   

unsigned char SPI_rx_buff[SIZE];   

unsigned char SPI_tx_buff[SIZE];   

unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;   

unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter,SPI_ok;   



#pragma interrupt_handler spi_stc_isr:18   

void spi_stc_isr(void)   

{   

  SPI_rx_buff[rx_wr_index] = SPDR;    //从ISP口读出收到的字节  

  SPI_ok = 1;                         // SPI 空闲  

  if (++rx_wr_index == SIZE) rx_wr_index = 0;    //放入接收缓冲区,并调整队列指针   

  if (++rx_counter == SIZE)   

  {   

    rx_counter = 0;   

    rx_buffer_overflow = 1;   

  }   

  if (tx_counter)        //如果发送缓冲区中有待发的数据   

  {   

     --tx_counter;   

     SPDR = SPI_tx_buff[tx_rd_index]; //发送一个字节数据,并调整指针   

     if (++tx_rd_index == SIZE) tx_rd_index = 0;   

     SPI_ok = 0;                      // SPI 发送工作

  }   

}   



unsigned char getSPIchar(void)   

{   

  unsigned char data;   

  while (rx_counter == 0);     //无接收数据,等待   

  data = SPI_rx_buff[rx_rd_index];    //从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据   

  if (++rx_rd_index == SIZE) rx_rd_index = 0;    //调整指针   

  CLI();   

  --rx_counter;   

  SEI();   

  return data;   

}   



void putSPIchar(char c)     

{     

  while (tx_counter == SIZE);//发送缓冲区满,等待     

  CLI();     

  if (tx_counter || SPI_ok==0 )      //发送缓冲区已中有待发数据     

  {                //或SPI正在发送数据时     

    SPI_tx_buffer[tx_wr_index] = c;    //将数据放入发送缓冲区排队     

    if (++tx_wr_index == SIZE) tx_wr_index = 0;    //调整指针     

    ++tx_counter;     

  }     

  else  

  {     

    SPDR = c;        // 发送缓冲区中空且SPI口空闲,直接放入SPDR由SIP口发送     

    SPI_ok = 0;      // SPI 发送工作

  }  

  SEI();     

}   



void spi_init(void)   

{   

  unsigned chat temp;   

  DDRB |= 0x080;    //MISO=input and MOSI,SCK,SS = output   

  PORTB |= 0x80;    //MISO上拉电阻有效     

  SPCR = 0xD5;    //SPI允许,主机模式,MSB,允许SPI中断,极性方式01,1/16系统时钟速率   

  SPSR = 0x00;   

  temp = SPSR;   

  temp = SPDR;    //清空SPI,和中断标志,使SPI空闲   

  SPI_ok = 1;     // SPI 空闲  

}   



void main(void)   

{   

  unsigned char I;   

  CLI();        //关中断   

  spi_init();    //初始化SPI接口   

  SEI();        //开中断   

  while()   

  {   

    putSPIchat(i);        //发送一个字节   

    i++;   

    getSPIchar();        //接收一个字节(第一个字节为空字节)   

    ………   

  }   

}   





    这个典型的SPI例程比较简单,主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。在初始化过程中,将PORTB的MOSI、SCLK和SS引脚作为输出,同时将MISO作为输入引脚,并打开上拉电阻。接着对SPI的寄存器进行初始化设置,并空读一次SPSR、SPDR寄存器(读SPSR后再对SPDR操作将自动清零SPI中断标志自动清零),使ISP空闲等待发送数据,置SPI_ok标志为SPI空闲。  

   AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成,当数据从主机方移出时,从机的数据同时也被移入,因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。在SPI中断服务程序中,先从SPDR中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中,再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDR中,由ISP发送到从机。数据一旦写入SPDR,ISP硬件开始发送数据。下一次ISP中断时,表示发送完成,并同时收到一个数据。类似本章介绍的USART接口的使用,程序中putSPIchar()和getSPIchar()为应用程序的底层接口函数(SPI驱动程序是SPI中断服务程序),同时也使用了两个数据缓冲器,分别构成循环队列。这种程序设计的思路,不但程序的结构性完整,同时也适当的解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾,实现程序中任务的并行运行,提高了MCU的运行效率。  

    本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例,用户可以使用一片ATmega128,将其MOSI和MISO两个引脚连接起来,构成一个ISP接口自发自收的系统,对程序进行演示验证。需要注意,实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据,即第一个收到的字节是空字节。  

    读懂和了解程序的处理思想,读者可以根据需要对程序进行改动,适合实际系统的使用。如在实际应用中外接的从机是一片SPI接口的温度芯片,协议规程为:主机先要连续发送3个字节的命令,然后从机才返回一个字节的数据。那么用户程序可以先循环调用putSPIchar()函数4次,将3个字节的命令和一个字节的空数据发送到从机,然后等待一段时间,或处理一些其它的操作后,再循环调用getSPIchar()函数4次,从接收数据缓冲器中连续读取4个字节,放弃前3个空字节,第4个字节即为从机的返回数据了。


-----此内容被machao于2005-03-30,12:51:37编辑过
发表于 2004-12-3 13:45:15 | 显示全部楼层
真好。可是要接4个SPI设备时怎么办?有软SPI吗?或者并起来?
 楼主| 发表于 2004-12-5 17:36:53 | 显示全部楼层
4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上,与I2C不同的是,多个SPI的寻址不是通过设备地址,而是通过器件的选通信号。因此仅需要使用4个AVR的I/O口,选通需要通信的SPI设备,一般不需要软SPI,这样编写软件非常方便。使用5-8个SPI设备时,可使用3个AVR的I/O口(当AVR的I/O资源不够时),加一片74HC138即可。
发表于 2004-12-6 09:09:24 | 显示全部楼层
马老师能不能再分析一下twi呢?状态字太多了,判断来判断去,用中断好像太复杂了。
发表于 2004-12-6 09:13:11 | 显示全部楼层
4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上的时候要上拉电阻吗?
发表于 2004-12-6 09:56:31 | 显示全部楼层
不用,avr的io口上有。不过我觉得miso如果要并接的话,spi从设备必须有高阻输出才行。
发表于 2004-12-6 11:52:41 | 显示全部楼层
avr的io口上有上拉MOS管
发表于 2004-12-6 16:14:49 | 显示全部楼层
IIC(TWI)好用!!

多片通讯时,比SPI好。不过速度好像没SPI快。
发表于 2005-1-22 08:53:39 | 显示全部楼层
混沌的心能否帖个例程让我参考参考---省省心...懒人一个...



最近马老师好象不太来上夜校了...期待之中...
发表于 2005-1-22 08:57:50 | 显示全部楼层
马老师这句很关键:

  temp = SPDR;    //清空SPI,和中断标志,使SPI空闲





学生竟忘了写...确实有些粗心...下次改过...
发表于 2005-10-31 22:13:47 | 显示全部楼层
请问马老师,从机方式也用中断有哪些方面要注意的呀?

请问是否SPIF标志位一定要为1才会进入中断呢?
发表于 2005-11-9 17:08:50 | 显示全部楼层
4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上,与I2C不同的是,多个SPI的寻址不是通过设备地址,而是通过器件的选通信号。因此仅需要使用4个AVR的I/O口,选通需要通信的SPI设备,一般不需要软SPI,这样编写软件非常方便。



4个AVR的I/O口,哪这四个线怎么接呢?????(只有一个SS\接口)
发表于 2005-11-10 10:12:19 | 显示全部楼层
四根线用门电路搭一下不就可以了。
发表于 2007-4-28 17:15:59 | 显示全部楼层
在SPI初始化程序中,

DDRB |= 0x080;    //MISO=input and MOSI,SCK,SS = output     

PORTB |= 0x80;    //MISO上拉电阻有效  



这个不对吧,我觉得,应该是DDRB |= 0x07; 输出应该是设置为1才对啊?
发表于 2007-8-29 19:58:51 | 显示全部楼层
楼上说的正确!
发表于 2009-12-12 14:17:37 | 显示全部楼层
程序还是有点问题的,等我验证后发上来
发表于 2010-12-3 12:00:58 | 显示全部楼层
马老师,首先谢谢您提出这么高效的SPI收发程序!
其次我想问一个相关问题,如下:

这个机制现实现的是只要有数据串入,就会产生中断并存到接收缓冲区中,例如现在要驱动一个串行FLASH 如 AT45DB161,在进行读页等操作时,Flash会一直“被读”读到页底后还会回到页首接着读,咱们这个例程里,中断应该怎么加一些退出机制呢?加入一个额外的用于FLash读写的Counter?再配合CS = 1命令来在一定的时候停止接收?

怎么做能让这个例程序更通用呢。谢谢马潮老师!!!
发表于 2010-12-3 12:03:39 | 显示全部楼层
回复【16楼】richyaoyuan
-----------------------------------------------------------------------

问题补充:

如果采用轮询的方式来做SPI驱动程序,这个问题就很好解决了,接一个数据,计数就加一,接收够了,就拉高CS就完事儿了。可控性高,但是就是效率低,也不适用于大量的数据传输。。

怎么做能兼顾呢?:)
发表于 2012-3-2 23:33:20 | 显示全部楼层
被搞晕了,请问SPI接口连接接有上拉电阻可以工作吗
发表于 2012-7-9 11:17:15 | 显示全部楼层
学习咯谢谢
发表于 2012-7-10 11:18:06 | 显示全部楼层
学习学习!
发表于 2012-7-17 22:07:34 | 显示全部楼层
怎么都是主机模式,从机也需要高速传送数据到主机
发表于 2012-9-20 16:45:17 | 显示全部楼层
请问高手:中断接收程序中,片选应该怎么处理?我发现接收端有信号,但是收不到(看不到片选拉低),是不是片选没有拉低(马老师上段程序中就没有)的缘故?可是我加入片选,也总是收到“0”信号?什么原因?
发表于 2012-9-20 17:14:37 | 显示全部楼层
使用马老师上面中断程序时,如不发送命令,连时钟都看不到。
发表于 2013-4-14 09:36:38 | 显示全部楼层
记录一下
 楼主| 发表于 2013-4-16 23:56:59 | 显示全部楼层
jxgao827 发表于 2012-9-20 17:14
使用马老师上面中断程序时,如不发送命令,连时钟都看不到。

SPI不发送时是不工作的,当然不会有时钟产生。基础太差。
友情提示:标题不合格、重复发帖,将会被封锁ID。详情请参考:论坛通告:封锁ID、获得注册邀请码、恢复被封ID、投诉必读
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

手机版|Archiver|阿莫电子论坛(原ourAVR/ourDEV) ( 公安备案:44190002001997(交互式论坛) 工信部备案:粤ICP备09047143号 )

GMT+8, 2019-9-18 22:44

阿莫电子论坛, 原"中国电子开发网"

© 2004-2018 www.amobbs.com, 原www.ourdev.cn, 原www.ouravr.com

快速回复 返回顶部 返回列表