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ADμC812的串行外設接口（SPI）及其應用
摘要：ADμC812是一種新型的集成12位數據采集系統。它的串行外設接口SPI（serial peripheral interface）可進行主機和多片從外圍器件的信息傳遞，即主機對從機的控制及從機向主機提供各種信息等，從而實現系統之間的各種控制和操作。概述
ADμC812是一種全集成的12位數據采集系統。它在單個芯片內包含了高性能的自校準多通道ADC、2個12位DAC以及可編程的8位MCU（與8051兼容）。為便于MCU與各種外圍設備進行通信，ADμC812提供了3種串行I/O端口：UART接口、I2C兼容的串行接口和串行外設接口（SPI）。其中，SPI接口是工業標準的同步串行接口，是一種全雙工、三線通信的系統。它允許MCU與各種外圍設備以串行方式（8位數據同時、同步地被發送和接收）進行通信。在SPI接口中，數據的傳輸需要1個時鐘信號和兩條數據線。
SPI可工作在主模式或從模式下。在主模式，每一位數據的發送/接收需要1次時鐘作用；而在從模式下，每一位數據都是在接收到時鐘信號之后才發送/接收。1個典型的SPI系統包括1個主MCU和1個或幾個從外圍器件。SPI接口可設置成在發送/接收1個字節的結束時產生1次中斷。
主時鐘可以通過編程而成為不同的狀態，既可編程為4種不同主波特率的任一種，又可對時鐘的極性和相位進行編程。
SPI也可用于那些需要比微控制器上的并行I/O端口更多輸入或輸出端的場合中。SPI提供了一種擴展I/O功能的最簡單的辦法，只需使用最少的微控制器引腳。
一、工作原理
1.SPI的信號說明
SPI系統使用4條線可與多種標準外圍器件直接接口：
串行時鐘線（SCLOCK）、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS。
SCLOCK是主機的時鐘線，為MISO數據的發送和接收提供同步時鐘信號。每一位數據的傳輸都需要1次時鐘作用，因而發送或接收1個字節的數據需要8個時鐘的作用。主機的時鐘是通過主機的硬件設置的，并和各個從機的SCLOCK相連。時鐘的波特率、極性、相位是由SPICON（SPI控制寄存器）來設置的。
MISO是主機的輸入/從機的輸出數據線。主機的MISO應與從機的MISO相連進行高位在前的數據交換。
MOSI是SPI接口的SPI主機輸出/從機輸入數據引腳。這一引腳應當連接主微控制器的數據輸出和從微控制器的數據輸入端MOSI，進行高位在前數據的交換。
SS只在從方式中用于低電平選中從。SS對應的是P1.5，在初始化時P1口被設置為模擬輸入，因而通過清除P1.5可將其設置為數據輸入，才可完成主、從機的通信。
2.SPI的寄存器
SPI有2個相關寄存器：SPICON和SPIDAT，其中SPICON包含各種標志位、使能位、方式位及時鐘位。各位都是可尋址的，如表1及表2所列。
表1 SPICON寄存器
表2 SPICON各位功能
位功 能ISPI中斷標志位。當發送和接收1字節數據完畢時自動置全。該位也可以通過軟件控制。當于中斷時，應當打開中斷EA，將IE2.0置位。當執行中斷服務程序時，硬件自動清除該位WCOL寫沖突錯誤標志位。
當SPI正進行數據交換時，若向SPIDAT中寫數據將產生寫沖突錯誤，寫入的數據將無效，原有交換繼續執行。必須由軟件清除SPESPI使能位。
SPE=0,I2C串口使能，SPI串口禁止；
SPE=1，I2C串口禁止，SPI串口使能SPIM主模式選擇位。
SPIM=0,SPI工作于從模式；
SPIM=1，SPI工作于主模式CPOL時鐘極性選擇位。
CPOL=0，主機時鐘有高到低的跳變讀取數據，數據字節之間傳輸時，時鐘處于高電平空閑狀態；
CPOL=1，主機時鐘有低到高的跳變讀取數據，各數據字節之間傳輸時時鐘處于低電平空閑狀態（見圖1）CPHA時鐘相位選擇位。
CPHA=0，傳輸數據的高位MSB在SS的降沿出現，在時鐘第1個前沿讀入；之后下一數據位在時鐘后沿出現，在下一個前沿讀入；直到8位數據讀完。
CPHA=1，數據在時鐘前沿出現，在同一時鐘周期的后沿讀入（見圖1）。
讀位還可控制從機的同步方式SPR1
SPR0SPI波行選擇位。
SPR1 SPR0 波特率
0 0 fosc/4
0 1 fosc/8
1 0 fosc/32
1 1 fosc/64
注：從方式下這兩位都清零
另一個SPI寄存器是SPIDAT。對這一寄存器的寫操作會產生從高位開始的一位位的數據發送。如果寫操作發生在其他數據正在傳遞的過程中，那么WCOL將置位。如果寫操作進行時沒有其他數據在傳遞，SPIDAT中的數據將自動鎖存到移位寄存器中，移位寄存器從高位開始發送數據，發送結束后輸入的字節將鎖存到SPIDAT中，可進行軟件讀出。
3.主模式
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