AVR单片机串行接口SPI接口应用设计
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;
#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
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;
}
}
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 || ((SPSR 0x80) == 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
SEI();
}
Void Spi_init(Void)
{
Unsigned Chat Temp;
DDRB |= 0x080; //MISO=Input And MOSI,SCK,SS = Output
PORTB |= 0x80; //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
}
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。
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
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