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:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | RAM/CK | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 | RD/W |
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。
寄存器名称 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | |
---|---|---|---|---|---|---|
秒寄存器 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
分寄存器 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
小时寄存器 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
日寄存器 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
月寄存器 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
星期寄存器 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
年寄存器 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
写保护寄存器 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
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。