单片机通信之SPI通信

之前已经给大家介绍过了单片机的UART通信和IIC通信，大家可以点击“利用IIC协议实现单片机对EEPROM的读和写操作”、“单片机通信之串口通信”进行回顾。那么在这里讲解另一个单片机常用到的通信方式——SPI通信。在这里以ds1302芯片为例，实现单片机对ds1302的读写操作。

ds1302芯片简介：

（1）DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。

（2）内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。

（3）采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。

……

（1）控制寄存器：

其中

D7：固定为1

D6：RAM/CK位，=1片内RAM，=0日历、时钟寄存器选择位。

D5~D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择见表。

D0：读写选择，=0写，=1读

（2）日历、时钟寄存器：

DS1302共有12个寄存器，其中有7个与日历、时钟相关，存放的数据为BCD码形式。日历、时钟寄存器的格式如表。

说明：

（1）数据都以BCD码形式。

（2）小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1是上午，D5位为0是下午，D4为小时的十位。当24小时制时，D5、D4位为小时的十位。

（3）秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当为1时钟暂停，为0时钟开始启动。

（4）写保护寄存器中的WP为写保护位，当WP=1，写保护，当WP=0未写保护，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时WP应清零，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时WP一般置1。

SPI总线简介：SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为串行外围接口SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。

SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号： （1）MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入 （2）MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出 （3）SCLK – 时钟信号,由主器件产生 （4）/CS – 从器件使能信号,由主器件控制

数据输入输出：在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

DS1302是通过SPI串行总线跟单片机通信的，当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，是对RAM还是对CLOK寄存器操作。第二个字节就是要读或写的数据了。

单字节读写：只有在SCLK为低电平时，才能将CE置为高电平。所以在进行操作之前先将SCLK置低电平，然后将CE置为高电平，接着开始在I/O上面放入要传送的电平信号，然后跳变SCLK。数据在SCLK上升沿时，DS1302读写数据，在SCLK下降沿时，DS1302放置数据到I/O上

接下来具体讲一讲如何利用SPI总线来对ds1602芯片的读写操作。

（1）首先，与IIC类似，要单独编写读和写的程序方便调用。写函数——在SCK为0时片选CE由低变高，开始传送八位地址（注意是从低位开始），然后写入八位数据。读函数类似，不过有一个返回值。

（2）编写好具体的读写函数之后就是调用了。将读出的数据存放到数组里，如果要用数码管显示则要将数据进行相应的处理转换，然后显示出来即可。

总结

总的来说，SPI与IIC是比较类似的，时序比IIC要更简单。基本可以概括为

读：将总线上的数据存放到定义的变量中。

写：将命令字节放到总线上。

在时序上，SPI 是不是比 I2C要简单的多？没有了起始、停止和应答，UART 和 SPI 在通信的时候，只负责通信，不管是否通信成功，而 I2C却要通过应答信息来获取通信成功失败的信息，所以相对来说，UART 和 SPI 的时序都要比 I2C简单一些。

下一节我们可以将他们三者放到一起对比学习。