【正文】 第 10章 串行通信 PIC16F877支持 : 同步串行接口 SSP (Synchronous Serial Port )。 通用同步 /異步收發(fā)USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter)兩種串行工作方式。 ■ 同步串行接口 SSP可實現(xiàn)單片機與其他外圍器件或不同單片機間的串行通訊。 ■ 通用同步 /異步收發(fā)器 USART可實現(xiàn)單片機同PC機通訊，也可實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)分布式控制。 同步串行通訊 單片機為實現(xiàn)功能擴充，通常選用具有串行功能的外圍模塊，如串行 A/D、 EEPORM、時鐘等，這樣可減少接口的 I/O位。 同步串行接口有兩個主要的工作方式： SSP和 I2C。在不同的單片機中，同步串行接口分為 SSP (Synchronous Serial Port)和 MSSP (Master Synchronous Serial Port)，MSSP用全部硬件實現(xiàn) I2C主從工作模式。 PIC16F877采用的是 MSSP。 同步串行通信 MSSP有 SPI、 I2C兩種工作方式： SPI: 系統(tǒng)內(nèi)部通信或系統(tǒng)間通信 I2C : 系統(tǒng)內(nèi)部通信 總線標(biāo)準(zhǔn)的制定： 總線標(biāo)準(zhǔn)的誕生一種是先有產(chǎn)品，該產(chǎn)品在獲得大家承認(rèn)后，成為行業(yè)內(nèi)的國際公認(rèn)的事實標(biāo)準(zhǔn)，例如 PC總線。 另一種按照 IEC（國際電工委員會）和IEEE（美國電氣與電子工程師協(xié)會）制定標(biāo)準(zhǔn)，各廠家根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品。 ? SPI標(biāo)準(zhǔn)性能： ◆ 最大數(shù)據(jù)傳輸率 ◆ 主機有 4種可編程的數(shù) 據(jù)傳輸率 ◆ 串行時鐘的極性和相 位可編程 ◆ 發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志有效 ◆ 總線竟?fàn)幈Ｗo ? PIC SPI性能： ◆ 5種可編程數(shù)據(jù)傳 輸率（主） ◆ 時鐘極性和相位可編程 ◆ 主 /從可通過編程設(shè)置 ◆ 收 /發(fā)結(jié)束，中斷標(biāo)志 有效 ◆ 數(shù)據(jù)輸入采樣點控制 SPI串行通信 一 . SPI串行總線器件 目前采用 SPI串行總線標(biāo)準(zhǔn)的器件根據(jù)其功能可分成以下幾類： ①。 ADC/DAC： AD7858（ 12bit/200KSPS/8通道）、 AD5322（ 12bit/2通道）等。 ②。 EEPROM/FLASH： AT25P1024/AT45D011（ 1Mbit/15MHz時鐘） ③。實時時鐘（ RTC）： DS1305 ④ 。傳感器： KP100（壓力范圍 60KPa到 130KPa） ⑤。 LCD控制器、 UART、 CAN總線控制器、 USB總線控制器等。 二。 SPI功能和通信協(xié)議 ? SPI（ Serial Peripheral Interface—串行外圍接口）總線是 Motorola公司提出的一種同步串行外圍接口，它用于 CPU與各種外設(shè)以串行全雙工或半雙工的方式進行通信。 主要用于同外圍接口器件如 LCD控制器、 A/D、串行 EEPROM等通信，也可用在多處理器間的通訊。 ? 工作方式 全雙工： 發(fā)送和接收都是高位在先，在發(fā)送數(shù)據(jù)的 同時可接收數(shù)據(jù)。 半雙工：主發(fā)送高位在先，從收不發(fā)送；或從發(fā)送 高位在先，主收不發(fā)送。 注意： SPI發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和 USART的差別 器件 1 器件 2 MSB LSB MSB LSB 主控 從控 MOSI MISO SDI SDO 數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器 移位寄存器 移位寄存器 SDO SDI SCK SCK SPI典型連接方法 ? 兩個移位寄存器按編程的 SCK確定數(shù)據(jù)傳輸 ? 兩個器件可同時輸出 /輸入 發(fā) 送 采 樣 由圖知主 /從間有三種工作方式： ? 主發(fā)送數(shù)據(jù) —從不發(fā)送數(shù)據(jù) 半工 ? 主發(fā)送數(shù)據(jù) —從發(fā)送數(shù)據(jù) 全工 ? 主不發(fā)送數(shù)據(jù) —從發(fā)送數(shù)據(jù) 半工 SPI通信由主控發(fā)送的時鐘信號啟動，按規(guī)定的時鐘相位在發(fā)送時鐘的前沿，主 /從雙方同時從各自的 SDO端輸出數(shù)據(jù)到對方的 SDI端。 ?采用三線或四線： ? SDO 串行數(shù)據(jù)輸出（主 /從控輸出） ? SDI 串行數(shù)據(jù)輸入（主 /從控輸入） ? SCK 同步串行時鐘輸出 /輸入（主控器件輸出 時鐘，從控器件輸入） 同步串行時鐘信號由主控 SCK引腳輸出，時鐘信號的頻率決定了數(shù)據(jù)的傳輸速度，其它器件以此作為基準(zhǔn)。因此在通信前，應(yīng)確定誰是主控，誰是從控。 ? SS從動器件選擇 (主控器件輸出 ) ，該信號由主控器件發(fā)送，告訴從控準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。 MOSI MISO SDI SDO 數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器 移位寄存器 移位寄存器 SDO SDI SCK SCK SDO串行數(shù)據(jù)輸出： SDO信號線在 MOTORLA公司的 SPI技術(shù)規(guī)范中稱為MOSI（ Master – Out – Slave In），器件工作在主機方式時， SDO是主機的數(shù)據(jù)輸出端。 SDI串行數(shù)據(jù)輸入： SDI信號線在 MOTORLA公司的 SPI技術(shù)規(guī)范中稱為MISO（ Master – In – Slave Out），器件工作在主機方式時， SDI是主機數(shù)據(jù)輸入端。 數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位傳送，數(shù)據(jù)的發(fā)送過程是先發(fā)送高位，最后發(fā)送低位。由于主 /從同時提供了輸入 /輸出，因此可工作在全雙工模式。 器件工作在從機方式時，此時兩根數(shù)據(jù)線的功能相反。SDO為從機數(shù)據(jù)輸出端， SDI為從機數(shù)據(jù)輸入端。 MOSI MISO SDI SDO 數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器 移位寄存器 移位寄存器 SDO SDI SCK SCK SCK串行時鐘： 用于同步 MISO和 MOSI端的數(shù)據(jù)輸入 /輸出。 因為主控控制 SCK的輸出，因此主控通過發(fā)送 SCK信號在任何時候都可啟動數(shù)據(jù)的傳輸。時鐘前沿使數(shù)據(jù)輸出（從接收數(shù)據(jù)），時鐘后沿接收數(shù)據(jù)（從發(fā)送數(shù)據(jù)），這樣兩個主 /從控可同時輸出 /接收數(shù)據(jù)，即兩個移位寄存器中的數(shù)據(jù)按程序規(guī)定的相同時鐘的邊沿進行移位傳輸。 當(dāng)器件為主機時，通過 SCK為輸出時鐘信號。 當(dāng)器件為從機時，通過 SCK接收主機發(fā)送的時鐘信號。 無論主機或從機，都是在 SCK的前沿移出數(shù)據(jù)，在后沿對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采樣。 MOSI MISO SDI SDO 數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器 移位寄存器 移位寄存器 SDO SDI SCK SCK SS從機選擇信號： 當(dāng)器件工作在從機時， SS由主機輸出控制。 當(dāng)器件工作在主機時， SS接上拉電阻 (高電平 )。 多從控級聯(lián)通信： 系統(tǒng)主機 從控 3 從控 2 從控 1 CS0 CS1 SS SS SS SDI SDO SDI SDO SDI SDO SCK SCK SCK SCLK SDI SDO CS2 多從控分時通信： 系統(tǒng)主機 從控 3 從控 2 從控 1 CS0 CS1 CS2 SS SS SS SDO SDI SDO SDI SDO SDI SDO SCK SCK SCK SDI SCLK 三。 PIC單片機 SPI通信方式 1。 PIC SPI工作原理 用戶只能訪問 SSPBUF，不能 訪問 SSPSR寄存器 TRISC 4 TRISC 5 若 SSPBUF中的 數(shù)據(jù) CPU還沒有 被讀走， SSPSR 又接收到一個新 數(shù)據(jù)，新數(shù)據(jù)將 覆蓋 SSPSR中 的數(shù)據(jù)，同時 SSPOV自動置 “ 1‖。 TRISA 5 TRISC 3 ADCON1 數(shù)據(jù)收 /發(fā)可用中 斷 SSPIF，也可 用軟件查詢方式 (SSPIF、 BF) SSPSR中是發(fā)送或接收的數(shù)據(jù) ` ■ SSPBUF接收 /發(fā)送寄存器： 需發(fā)送的數(shù)據(jù)在發(fā)送前必須先寫入SSPBUF緩沖器中，發(fā)送的數(shù)據(jù)在寫入SSPBUF的時候，同時也寫入 SSPSR移位寄存器中。在數(shù)據(jù)發(fā)送的過程中，若企圖寫入新的數(shù)據(jù)，該新數(shù)據(jù)將自動丟失，同時將沖突標(biāo)志位 WCOL置為“ 1‖。雖然 WCOL為“ 1‖，但不阻止后續(xù)數(shù)據(jù)的寫入，用戶應(yīng)將 WCOL置為“ 0‖，以便檢測后續(xù)數(shù)據(jù)是否寫成功。 D3 D2 D1 D0 D4 數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完又執(zhí)行寫數(shù)據(jù)，則將 WCOL置為“ 1‖ ■ SSPSR接收 /發(fā)送移位寄存器： 通過 SSPSR接收到一個完整的數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)必須存入到 SSPBUF中，待 CPU讀取。由于緩沖器滿，此時 BF被置“ 1‖，同時 SSPIF也被置“ 1‖。用戶在執(zhí)行讀 SSPBUF后， BF自動置“ 0‖，但 SSPIF必須用軟件置“ 0‖，此時 SSPSR又可繼續(xù)接收新的數(shù)據(jù)。 ■ BF（ SSPSTAT的 D0位）僅用于接收： “ 0‖表示 SSPSR空， “ 1‖表示 SSPSR滿。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SSPBUF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 數(shù)據(jù)總線 SSPSR RC4/SDI BF =―1‖ SSPIF=―1‖ 讀出 =―0 SRAM中 無 SSPSR 寄存器 2. 同 SPI相關(guān)的寄存器和 I/O位的設(shè)置： 中斷控制寄存器 INTCON： GIE、 PEIE 第一外圍 中斷使能寄存器（ PIE1） ： SSPIE 第一外圍 中斷標(biāo)志寄存器（ PIR1） ： SSPIF ADCON1控制寄存器： PCFG3~PCFG0確定 RC RC RC3和 RA5是否作為數(shù)字 I/O使用。 TRISA方向寄存器： TRISA5 (SS)主為 “ 0‖；從為“ 1‖ TRISC方向寄存器： TRISC5(SDO)為“ 0‖； TRISC4(SDI) 為“ 1‖； TRISC3(SCK)主為“ 0‖，從為“ 1‖ 收 /發(fā)數(shù)據(jù)緩沖器 SSPBUF：接收 /發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖空間 無論是發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)到 SSPBUF后， 應(yīng)檢查 WCOL是否為“ 1‖，若為“ 1‖表示寫失??；