M68HC08串行外围接口(SPI)
1 SPI简介
许多M68HC08单片机有一个SPI系统，它是一个同步串行外围接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。 外围设备包括简单的TTL移位寄存器(用作并行输入或输出)至复杂的LCD显示驱动器或A/D转换器。 SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准串行外围器件直接接口。
由于绝大多数M68HC08的总线不能在外部加以扩展，在片内I/O功能或存储器不能满足应用需要时，可使用SPI来扩展各种接口芯片，这是一种最方便的M68HC08单片机系统扩展方法。它的最大优点是只需3~4根数据和控制线即可扩展各种I/O或存储器接口器件。 M68HC08的SPI有如下特点：
·全双工三线同步传送；
·主机或从机工作方式；
·
分开的双缓冲发送寄存器和接收寄存器；
·四种可程控的主机频率(最高为总线频率除以2)；
·最高从机方式频率等于总线频率；
·串行时种有可程控的相位和极性；
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·两个分开允许的中断
——SPRF(SPI接收器满)
——SPTE(SPI发送器空)
·方式错标志，可产生中断；
·溢出标志，可产生中断；
·可程控为“线或”方式，I2C兼容；
·在设置为输入口时，I/O口可设置为有上拉电阻。
2 SPI结构
一、SPI引脚
SPI系统使用四个I/O脚，它们是串行时钟SPSCK；主机输入/从机输出数据线MISO；主机输出/从机输入数据线MOSI和低有效的从机选择线SS。
在不使用SPI系统时，这四根线可用作一般的输入线(PTD3、PTD2、PTD1、PTD0)。
1．串行数据线(MISO、MOSI)
MISO和MOSI用于串行接收和发送数据，先为MSB(高位)，后为LSB(低位)。在SPI 设置为主机方式时，MISO是主机数据输入给，MOSI是主机数据输出线。这时SPMSTR控制位(位于SPCR寄存器位5)应由程序设置为1从允许主机方式。在SPI设置为从机方式时，MISO变成从机数据输出线，而MOSI成为从机数据输入线。三星sghe258
2．串行时钟(SPSCK)
SPSCK用于同步数据从MOSI和MISO的输入和输出的传送。在SPI设置为主机方式时，SPSCK脚为输出；设置为从机方式时，SPSCK脚为输入。对主机方式，SPSCK信号由内部MCU总线时钟得出。在
主机启动一次传送时，自动在SPSCK脚产生8个时钟。在主机和从机SPI器件中，SPSCK信号的一个跳变进行数据移位，在数据稳定后的另一个跳变进行采样。主机的SPCR寄存器的两位SPR1、SPR0选择时钟速率。
3．从机选择(SS(
在从机方式中，SS脚用于使能SPI从机进行数据传送。在主机方式中，如“禁止方式
检测”时，SS可用作I/O口(PTD0)，方向由DDRD0控制；如“允许方式检测”时，SS为输入口。
二、SPI结构
SPI分频器的输入来自时钟发生模块输出的二分频，由SPR1、SPR0位选择SPI的时钟为45中频率之一。
1．主机方式
在主机方式中，CPU向发送数据寄存器写入数据字节时，如移位寄存器为空，则该字节立即传送至移位寄存器，并由串行时钟所控制从MOSI脚串行移位输出至从机器件，同时置位SPI发送器空标志(SPTE)。在这同时，从机送来的数据字节从MIS)脚移位输入。在接收完成后，置位接收器满标志(SPRF)，并把接收到的字节从移位寄存器传送到接收数据寄存器。
2．从机方式
在从机方式中，SPSCK脚为输入。从机等待主机发来的SS脚低电平和SPSCK脚上的时钟输入，从MOSI接收数据输入移位寄存器。在接收完一个字节时，传送至接收数据寄存器，并置位SPRF位。为防止溢出，从机软件在接收完另一个字节前必须读出接收数据寄存器内容，否则会产生溢出。当主机启动从机发送时，从机移位寄存器的数据从MISO移位输
出(MISO仅在SS=0时为输出状态)。从机可先向发送数据寄存器写入需发送的数据，从而可在接收主机的数据字节时，把该写入数据自动传送至主机。
在从机方式中，SPSCK时钟取决于外部主机，它的最高频率可等于总线频率，它不受SPI波特率控制位的控制。
三、时钟相位和极性控制
软件可选择SPSCK的4种相位和极性的组合。其中CPOL选择时钟极性(高有效或低有效)，它与发送格式无关。而时钟相位CPHA控制两种发送格式。对于主、从机通信，时钟相位和极性必须相同。
1．CPHA=0的发送格式
图1为CPHA=0的发送格式。图中SPSCK有两种波形；一种为CPOL=0，一种为CPOL=1。对CPHA=0，SS下跳用于启动从机数据发送，而第一个SPSCK跳变捕捉最高位。在一次SPI传送完毕，从机的SS脚必须返回高电平。
图1
2．CPHA=1的发送格式
图2为CPHA=1的发送格式。这时，主机在SPSCKK的第一个跳变开始驱动MOSI，从机应用它来启动数据发送。在连结几次SPI传送期间，从机的SS脚可保持为低电平。
图2
四、出错条件
SPI有两种出错情况：
1．溢出
dtmf在接收数据寄存器已有一个数据(SPRF=1)未读走，移位寄存器又收到一个新字节时，置位溢出标志(OVRF)。这时丢失新的字节，可读出旧的数据。在允许时，OVRF可产生中断。
注意：1：如发生了SPI溢出，必须读出SPSCR，再读出SPDR，以清零OVRF。否则将不会再产生新的SPRF。
注意2：有可能在读出SPSCR和SPDR之间发生溢出，这时读出SPSCR时OVRF未轩位，这可能引起丢失以后的新字节。为防止这种情况，可在读出SPDR后，再读出SPSCR 来检查OVRF位。也可允许SPI溢出中断来处理溢出情况。
2．方式错
主机方式设置MOSI脚为输出，MISO为输入。这时如SS脚变成低电平时，将置位方式错标志MODF。在允许时，它可产生中断，清SPE位，置位SPTE位，复位SPI。
从机方式设置MOSI脚为输入，MISO为输出(三态)。这时，在一次传送过程中，如SS 脚变成高电平，将置位方式错标志MODF。在允许时它可产生中断。但它不影响SPE位和
SPI状态。刘廷析
为允许MODF，必须置位“方式错允许”位(MODFEN)，否则MODF将恒为“0”。
五、SPI中断
有两个SPI中断，一个为SPI发送中断，它由SPI发送器空(SPTE)所产生。另一个为SPI接收/出错中断，它可由SPI接收器满(SPRF)和SPI出错标志OVRF及MODF所产生。共有3个中断允许位来分别允许这3种中断。
六、SPI复位
系统复位全面复位SPI。在工SPI允许位(SPE)为0时，部分复位SPI，包括：
·置位SPTE标志；sss8.aa.am
·停止正在进行的发送；
·清“0”移位寄存器；
·清除SPI状态计数器；
·SPI脚设置为通用I/O口；
以下仅由系统复位所复位：
·SPCR寄存器的控制位；
·SPSCR寄存器的控制位；
·状态标志SPRF、OVRF和MODF。
3 SPI寄存器
一、SPI控制寄存器SPCR
除了DMAS位外，SPCR的各位均可读/写。
注：在设置CPOL和CPHA前，应先置SPE=0。
SPRIE——SPI接收中断允许：
1=允许SPRF产生中断
0=禁止SPRF产生中断
DMAS——DMA选择位：
对于无DMA功能的M68HC08单片机，它只可读出，并恒为“0”。对有DMA功能的M68HC08单片机，DMAS=“1”，允许SPRF和SPTE的DMA服务请求。
SPMSTR——SP主机位：
1=设置为主机方式
0=设置为从机方式
CPOL——时钟极性位：
这位决定SPSCK的极性。
CPHA——时钟相位位：这位控制串行时钟和数据的定时关系。
SPWOM——SPI线或方式位：
1=设置SPSCK、MOSI和MISO脚为开漏输出
0=设置SPSCK、MOSI和MISO脚为普通输出
SPE——允许SPI位：
1=允许SPI系统
0=禁止SPI系统
SPTIE——SPI发送中断允许位：
1=允许SPTE中断
0=禁止SPTE中断
二.SPI状态控制寄存器
SPSCR寄存器的ERRIE、MODFEN、SPR1、SPR0为可读/写位，而SPRF、OVRF、MODF、SPTE是只可读出位。
SPRF——SPI接收器满标志：
SPRF在数据从移们寄存器传至接收数据寄存器时置位。在SPRIE=“1”时可产生中断。在SPRF置位时读出SPSCR，再读出SPI数据寄存器，使清“0”SPRF。
1=接收数据寄存器满
0=接收数据寄存器空
ERRIE——“允许出错中断”标志位：
1=允许MODF和OVRR出错中断
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0=禁止MODF和OVRF出错中断
OVRF——“溢出”标志：
在软件示读出接收数据寄存器的数据时，移位寄存器又收到下一个字节。在OVRF置位时读出SPSCR，再读出SPDR，使OVRF清“0”。
1=数据接收时发生溢出
0=数据接收时没发生溢出
MODF——“方式错”标志：
在主机方式置位MODFEN位时，SS脚变成0时置位MODF。在从机方式置位
MODFEN位时，正在传送SS脚变高时置位MODF。在MODF置位时读出SPSCR，再写入SPDR，使MODF清“0”
1=SS脚发生不正常电平
0=SS脚电平正常
SPTE——SPI“发送器空”标志：
一个字节从发送数据寄存器传送至移位寄存器时置位SPTE。允许时可产生中断。向SPI数据寄存器写入数据时使SPTE位清“0”。
1=发送数据寄存器为空
0=发送数据寄存器不空
MODFEN——“方式错允许”位：
它允许方式错检测功能。在主机方式，MODFEN=0，允许SS脚用作通用I/O口(PTDO)。
在MODFBN=1时，允许方式错检测功能。(这时SS脚为输入)
SPR1和SPR0——SPI波特率选择位：
在主机方式，它们选择4种分频率之一，见表5-4。
(注：在设置CPOL、CPHA和SPR1、SPR0时，应先置SPE=0)。
实际的SPI波特率可按下式计算：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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