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標題: 利用C51單片機模擬SPI進行雙機通信 [打印本頁]
作者: Benjia    時間: 2019-3-19 21:32
標題: 利用C51單片機模擬SPI進行雙機通信
1.1SPI協議簡述
      SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。由Motorola首創。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線。
　　優缺點：


      SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI，SDO，SCK，CS。



CS: 其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效，這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。

SCK：SCK為時鐘信號線，主要控制時序。相當于整個SPI協議是以SCK為準進行的。因此SCK的控制在每次發送中只能在主機的控制下進行，從機不可控制。

SDI/SDO： 通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。SDO為主機發送，從機接收；SDI為主機接受，從機發送。

參考網站(請自行替換.)：dlnware點com/theory/SPI-Bus

1.2SPI的四種模式

     這四種模式分別為：

模式                   CPOL&CPHA
MODE0          CPOL=0;CPHA=0
MODE1          CPOL=0;CPHA=1
MODE2          CPOL=1;CPHA=0
MODE3          CPOL=1;CPHA=1

參考網站(請自行替換.)：dlnware點com/theory/SPI-Transfer-Modes

       在這四種模式中，我們常用MODE0和MODE2。因為它便于操作。我便是使用的MODE2模式。這四種模式的區別在參考網站中有詳細的描述，這里便不再贅述。

　　在MODE2模式下。時鐘在空閑時始終置1，每產生一次下降沿便會發送1 bit 數據。大家可能已經想到，SPI協議可以在八位沒有發出送完的情況下停止發送。


　　這里我跑了下示波器。



        從圖中清晰可見8個下降沿，時鐘在空閑時始終置1。
　　
　　其余的三個模式以此類推。

2.1軟件模擬       我使用的單片機為STC89C52，內部沒有SPI的資源，因此需要自己進行軟件模擬。
　　利用串口中斷，首先利用電腦A得串口助手發送的數據存入SBUF，再將SBUF的值通過SPI的SDO發送給從機的SDI接收，并存入從機的SBUF，顯示在電腦B的串口助手上。
　　目的：電腦A發送數據，如：AB，電腦B可接收到AB。

　　如圖：


     PS：在此項目中CS（片選）可以不用。
2.2代碼
  1. # include <reg52.h>//頭文件
  2. # include <intrins.h>//頭文件

  4. # define uchar unsigned char
  5. # define uint unsigned int

  7. sbit SCK = P1^0;//位定義時鐘
  8. //sbit CS = P1^1;//位定義片選(使能)  此項目可以不使用
  9. sbit SDI = P1^2;//位定義Input
  10. sbit SDO = P1^3;//位定義Output

  12. /*-----函數聲明-----*/
  13. void delay5us();
  14. void SpiSend(uchar dat1);
  15. uchar SpiReceive();
  16. void UARTInit();

  18. /*-----主函數-----*/
  19. void main()
  20. {        
  21.         UARTInit();
  22.          while(1)
  23.     {
  24.                 SBUF = SpiReceive();// 循環接收數據
  25.     }
  26.         ;//空語句        
  27. }

  29. /*-----5微秒延時函數-----*/
  30. void delay5us()
  31. {
  32.         _nop_();
  33. }

  35. /*-----CPHA=0;CPOL=1 模式2-----*/
  36. /*-----SPI發送函數-----*/
  37. /*-----上升沿發送-----*/
  38. void SpiSend(uchar dat1)
  39. {
  40.         uchar i;
  41.         for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位寫
  42.         {
  43.                 SCK = 0;
  44.                 if (dat1 & 0x80)//判斷當前最高位為1還是0
  45.                 {
  46.                         SDO = 1;               
  47.                 }
  48.                 else
  49.                 {
  50.                         SDO = 0;
  51.                 }
  52.                 SCK = 1;//上升沿發送數據
  53.                 dat1 <<= 1;
  54.                 delay5us();               
  55.         }
  56. }

  58. /*-----SPI接收函數-----*/
  59. /*-----下降沿接收-----*/
  60. uchar SpiReceive()
  61. {
  62.         uchar i, dat0;
  63.         dat0 = 0x00;//dat0初始化
  64.         for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位讀
  65.         {
  66.                 dat0<<=1;
  67.         while(SCK == 1);   
  68.         while(SCK == 0);//下降沿讀取數據      
  69.         dat0 |= SDI;         
  70.         }
  71.         return (dat0);//收到數據（返回值）dat0
  72. }

  74. /*-----串口（中斷）初始化-----*/
  75. void UARTInit()
  76. {
  77.         EA = 1;//開啟總中斷
  78.         ES = 1;//打開串口中斷
  79.         SM0 = 0;SM1 = 1;//串口工作方式1，8位UART波特率可變
  80.         REN = 1;//串口允許接收
  81.         TR1 = 1;//啟動定時器1
  82.         TMOD |= 0X20;//定時器1，工作模式2 8位自動重裝
  83.         TH1 =0XFD;
  84.         TL1 =0XFD;//設置波特率9600
  85. }

  87. /*-----串口中斷服務函數-----*/
  88. void UART() interrupt 4
  89. {
  90.         if (RI)//判斷是否接收完成
  91.         {
  92.                 RI = 0;//軟件清零
  93.                 SpiSend(SBUF);// 轉發接收到的數據
  94.         }
  95.         if (TI)//判斷是否發送完成
  96.         {
  97.                 TI = 0;//軟件清零
  98.         }               
  99. }
復制代碼

      PS：SDI和SDO需交叉連接。
3.總結
作者: 從前有只喵嗚    時間: 2019-11-26 22:51
看看~~~~~~~
作者: Lprong    時間: 2019-12-3 10:59
不錯不錯
作者: a461624201    時間: 2020-7-18 03:33
這里有個問題，如果2種單片機速度不一樣，那樣模擬的結果無法通信。
作者: a461624201    時間: 2020-7-21 01:28
stc89c52做模擬SPI接收，STC15F104做模擬SPI發射，按照樓主源碼是收不到的，STC15F104必須增加到8us才可以成功。

作者: test20220315    時間: 2022-3-16 11:37
a461624201 發表于 2020-7-18 03:33
這里有個問題，如果2種單片機速度不一樣，那樣模擬的結果無法通信。

請問有解決辦法嗎



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