基于單片機SPI器件的串口控制

摘要：集成電路設計越來越向系統級的方向發展，并且越來越強調模塊化的設計。SPI總線是Motorola公司提出的一個同步串行外設接口，容許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進行通信、交換信息。在此簡述了SPI總線的特點，介紹了它的四條信號線及SPI串行總線接口的典型應用。重點描述SPI串行總線接口在DA芯片中的應用，并給出用C語言描述實現該接口通信的部分程序。該程序已經在AT89C2051中進行驗證。
關鍵詞：SPI；串口控制；AD7390；單片機

0 引 言
串行外設接口(Serial Peripheral Interface，SPI)是一種高速同步串行輸入／輸出端口，近年來廣泛應用于移位寄存器、D／A轉換器、A／D轉換器、串行E2PROM、LED顯示驅動器等外部設備的擴展。SPI接口可以共享，便于組成帶多個SPI接口器件的系統。其傳送速率可編程，連接線少，具有良好的擴展性。

1 SPI接口介紹
SPI是摩托羅拉公司推出的一種同步串行通信接口，用于微處理器、微控制器和外圍擴展芯片之間的串行連接，現已發展成為一種工業標準。目前，各半導體公司推出了大量的帶有SPI接口的具有各種各樣功能的芯片，如RAM，E2PROM，FLASH ROM，A／D轉換器、D／A轉換器、LEDLCD顯示驅動器、I／0接口芯片、實時時鐘、UART收發器等，為用戶的外圍擴展提供了極其靈活而價廉的選擇。由于SPI總線接口只占用微處理器四個I／O口線，故采用SPI總線接口可以簡化電路設計。節省很多常規電路中的接口器件和I／O口線，提高設計的可靠性。目前，已有部分廠家的單片機具有SPI接口，如Philips的P89LPC900，Atmel的Atmega128等，但是，大部分單片機不支持SPI接口。在實際應用中，出于產品體積、成本和可擴展性等方面的考慮，設計人員往往希望使用不具備SPI接口的單片機來控制具備SPI接口的外圍器件。現以AT89C2051單片機模擬SPI總線操作串行AD7390為例，如圖1所示，介紹利用單片機的I／O口通過軟件模擬SPI總線的實現方法。

SPI使用的四條線是串行時鐘線(SCK)、主機輸入從機輸出線(MISO)、主機輸出從機輸入線(MOSI)、低電平有效的使能信號線(CS)。這樣，僅需3～4根數據線和控制線即可擴展具有SPI接口的各種I／O器件。
SPI 總線具有以下特點：
(1)因連線較少，可簡化電路設計。并行總線擴展方法通常需要8根數據線、8～16根地址線、2～3根控制線。而SPI總線設計，僅需4根數據線和控制線即可完成并行擴展所實現的功能。
(2)器件統一編址，并與系統地址無關，操作SPI獨立性好。
(3)器件操作遵循統一的規范．使系統軟硬件具有良好的通用性。