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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 = 0x07; //MISO=input and MOSI,SCK,SS = output
PORTB = 0x08; //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。
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以下是Asail的测试情况。
马老师改进程序的测试结果：顺利通过！！
测试语句1如下：(测试平台avrStudio4.11)
temp=0x00;
putSPIchar(temp); ---->p1
SPI_Data[0]=getSPIchar();----->g1
putSPIchar(temp);------>p2
SPI_Data[1]=getSPIchar();------->g2
putSPIchar(temp);------>p3
SPI_Data[2]=getSPIchar();------->g3
流程简述：p1(其中SPDR=c;会在随后触发SPI中断，简称p1#_int)----->g1(执行到while
(rx_counter==0);等待中断p1#_int)---->p1#_int(执行结束后返回g1)----->g1()
p2,g2,p3,g3流程同上
测试语句2如下：
temp=0x00;
putSPIchar(temp);--------p1
putSPIchar(temp);--------p2
putSPIchar(temp);--------p3
SPI_Data[0]=getSPIchar();--------g1
SPI_Data[1]=getSPIchar();--------g2
SPI_Data[2]=getSPIchar();--------g3
p1--(SPDR=c)--->p2--(put to buff!)--->p3---(put to buff!)---->p1#_int()---->g1---->p2#_int---->g2---->g3--(等待p3#_int)---->p3#_int()----->g3---->finish!!
我的体会是顺利通过后的程序在SPI通信上效率非常之高,(等待时间很少,从语句执行的时间所反映的),在传输大量数据的条件下最能体现程序的价值.
马老师所说的中断+缓冲区的思想完全体现在程序中.
-----此内容被machao于2005-04-18,20:19:30编辑过 |
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发表于 2005-3-30 12:50:20
楼主
