轻松学PIC之SPI总线篇

作者：时间：2011-08-30来源：网络收藏

　　一、SPI总线基本概念

　　SPI （ Serial Peripheral Interface ———串行外设接口）总线是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术。SPI 总线系统是一种同步串行外设接口，允许MCU 与各种外围设备（如闪存、数摸转换、网络控制器、从MCU）以串行方式进行通信、数据交换。

　　SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。其工作模式有两种：主模式和从模式。SPI 是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。

　　也就是SPI 是一种规定好的通讯方式。这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4 根就够基本通讯了（不算电源线）。同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI 控制器（也可用模拟方式），就可以与基于SPI 的芯片通讯了。

　　二、SPI总线系统结构

　　SPI 系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，一般使用4 条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/ 从机输出数据线SDO、主机输出/ 从机输入数据线SDI 和低电平有效的从机选择线SS。SDI 和SDO 用于串行接收和发送数据，数据高位在前低位在后。在SPI 设置为主机方式时，SDO 是主机读从机，SDI 是主机写从机。SCK 用于提供时钟脉冲将数据一位位地传送。SPI 总线器件间传送数据框图如图1 所示。

　　三、SPI总线的接口特性

　　利用SPI 总线可在软件的控制下构成各种系统。如1 个主MCU 和几个从MCU、几个从MCU 相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1 个主MCU 和1 个或几个从I ／ O 设备所构成的各种系统等。在大多数应用场合，可使用1个MCU 作为主控机来控制数据，并向1 个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的传输格式总是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。

　　当一个主控机通过SPI 与几种不同的串行I ／ O 芯片相连时，必须使用每片的允许控制端，这可通过MCU 的I ／ O 端口输出线来实现。

　　但应特别注意这些串行I ／ O 芯片的输入输出特性：首先是输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片时，输出端应处于高阻态。若没有三态控制端，则应外加三态门。否则MCU 的MISO端只能连接一个外设。其次是外设的串行数据输入是否有允许控制端。

　　因为只有在此芯片允许时，SCK 脉冲才把串行数据移入该外设；在禁止时，SCK 对外设无影响。若原来没有允许控制端，则增加控制门；当然，也可以在SPI 总线上只连接1 个外设，就不必用允许控制。

　　通过前文的原理介绍，我们已经对SPI 总线的特性以及工作原理有了大致地了解，但当我们拿到一个SPI 总线器件时要正确地应用它，还是一时不知如何下手，比如我们现在要想把一个具体的数据存储放器件中去，需要怎么办呢？现在，我们来一起看一个数据存储的例子，通过一个实例，相信会给大家带来一个感性的认识，下面就以目前单片机系统中广泛应用的SPI 接口的数据存储器93C46 为例，介绍SPI器件的基本应用。

　　四、93C46串行存储器简介

　　93C46 是1k 位串行EEPROM 储存器。

　　每一个储存器都可以通过DI/DO 引脚写入或读出。它的存储容量为1024 位，内部为128×8位或64×16 位。93C46 为串行三线SPI 操作芯片，在时钟时序的同步下接收数据口的指令。

　　指令码为9 位十进制码，具有7 个指令，读、擦写使能、擦除、写、全擦、全写及擦除禁止。该芯片擦写时间快，有擦写使能保护，可靠性高，擦写次数可达100 万次， 93C46 的引脚功能图如图2 所示。