首页资源分类嵌入式处理器ARM MPU > GPIO模拟SPI

GPIO模拟SPI

已有 445005个资源

下载专区

上传者其他资源

文档信息举报收藏

标    签:SPI

分    享:

文档简介

使用GPIO模拟SPI通讯的实现

文档预览

用GPIO模拟SPI协议的实现 一 SPI协议概括 SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议,比如AT91RM9200. SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI(数据输入),SDO(数据输出),SCK(时钟),CS(片选)。 (1)SDO     – 主设备数据输出,从设备数据输入 (2)SDI      – 主设备数据输入,从设备数据输出 (3)SCLK     – 时钟信号,由主设备产生 (4)CS        – 从设备使能信号,由主设备控制 其中CS是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因,由SCK提供时钟脉冲,SDI,SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。这样,在至少8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),就可以完成8位数据的传输。 要注意的是,SCK信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于SPI的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而SPI允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为SCK时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议:因为SPI的数据输入和输出线独立,所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同,主要是数据改变和采集的时间不同,在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义,具体请参考相关器件的文档。 在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。在多个从设备的系统中,每个从设备需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。 最后,SPI接口的一个缺点:没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。 AT91RM9200的SPI接口主要由4个引脚构成:SPICLK、MOSI、MISO及 /SS,其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟,MOSI、MISO作为主机,从机的输入输出的标志,MOSI是主机的输出,从机的输入,MISO 是主机的输入,从机的输出。/SS是从机的标志管脚,在互相通信的两个SPI总线的器件,/SS管脚的电平低的是从机,相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中,必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从,单主多从,互为主从。 SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器,译码器的输入为NPCS0~3,输出用于16个外设的选择。 详细的SPI规范可参考SPI协议。   二 GPIO模拟SPI的实现    下面将结合本人项目中的经验来详细描述如何用GPIO来模拟SPI协议 项目中要求实现一块LCD为ssd1815br1的驱动,它与BB的通信使用SPI协议,由于BB上SPI总线已使用完, 因此考虑使用GPIO来模拟实现。 GPIO对应SPI引脚的关系如下: (1)SDO     – GPIO0   (BB到LCD的数据线) (2)SDI      – 无, 因为暂时不需要BB接收来自LCD的数据 (3)SCLK     – GPIO1 (4)CS        – 接地, 使LCD一直处于使能状态。   接下来就是要实现SPI的协议了, SPI有4种传输模式: 开发者可根据具体设备使用的是哪种模式来实现之, 我们项目种的这块LCD的模式为CPOL=1, CPHA=1. 具体实现如下: #define SPI_DATA    GPIO0 #define SPI_CLK     GPIO1 void spi_write(char data) {    int8 i = 7;    uint8 mask[] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80};       for(; i >= 0; i--) {    gpio_out(SPI_CLK, GPIO_LOW_VALUE);    gpio_out(SPI_DATA, ((data & mask[i]) >> i));       spi_delay(10);         gpio_out(SPI_CLK, GPIO_HIGH_VALUE);     spi_delay(10); } } 实际上模拟SPI是很简单的事情, 只要对照SPI传输模式的时序图来模拟就行了。需要注意的是一定要有个等待时间,以使数据在数据线上稳定下来, 并使设备端有时间取数据。刚开始调试的时候可以适当把等待时间延长一点,当调通了SPI后在降下等待时间。    我写的等待时间如下:    #define spi_delay(delay)   \    { \        register uint32 i = 0; \        while(i < delay) { \             __asm{ \                  NOP; \                  NOP; \                  NOP; \                  NOP; \               }; \               i -= 4; \          } \      }   呵呵,整个过程就是这样简单。 嵌入式系统中可配置式GPIO模拟SPI总线方法的设计与实现 在嵌入式系统处理器中有相当一部分处理器不带SPI接口,但基丁SPI接口的设备非常丰富,此外,SPI设备的不同以及处理器对GPIO口位寻址是否支持各处理器各有不同,因而不同处理器中软件模拟GPIO也各不相同。若能提供一种通用可配置可移植的GPIO模拟SPI总线的驱动则能很方便快捷的访问SPI设备,从而提高整个嵌入式系统的开发效率。本文针对GPIO口位寻址与否给出方面,给出了一种可配置GPIO模拟SPI总线的方法并详细介绍了其设计与实现过程,且具有代码小可移植性强使用方便等特点。 1 GPIO规范 SPI是一个全双工的串行接口。它设计成可以在一个给定总线上处理多个互联的主机和从机。在一定数据传输过程中,接口上只能有一个丰机和一个从机能够通信。在一次数据传输中,主机总是向从机发送一个字节数据,而从机也总是向主要发送一个字节数据。可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。由于SPI总线一共只需3~4位数据线和控制线即可实现与具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行接口,而扩展并行总线则需要8根数据线、8~16位地址线、2~3位控制线,冈此,采用SPI总线接口可以简化电路设计,节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线,提高设计的可靠性。在基于SPI总线接口构成的通信网络中,通信可由主节点发起,也可由从节点发起。当主节点发起通信时,它可主动对从节点进行数据的读写操作。工作过程叙述如下:首先选中要与之通信的从节点(通常片选端为低有效),而后送出时钟信号,读取数据信息的操作将在时钟的上升沿(或下降沿)进行。每送出八个时钟脉冲,从节点产生一个中断信号,该中断信号通知上节点一个字节已完整接收,可发送下一个字节的数据。SPI接口网络主从点需完成给出片选信号及时钟信号,它可主动的与各从节点进行信息的交流;而在从节点主动要求服务的情况下,它却是一种半主动的形式。由SPI接口技术构成的网络接口信号线(CLK、MOSI、MISO、/SS和INT)如果辅之以相应完备的通信协议,其服务功能必然会增强,相比于485等主从式分布网络而言,其通信速率也应有较人的提高。 2 GPIO模拟SPl 2.1 SPI硬件结构 SPI接口在内部硬件实际上足两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后,SPI内部硬件结构如图1所示。 2.2 SPI时序 在SCLK的下降沿上数据改变,同时一位数据被存入移位寄存器,SPI时序如图2所示。 2.3 SPI写过程模拟 采用掩码方式实现位控制。   3 可配置GPIO设计与实现 GPIO端口可分为支持位寻址和不支持位寻址,需由程序移植人员根据处理器及编译器情况定义GPIO对应的SPI接口,相关文件在SPIHARD.H中。 3.1 GPIO配置 3.2 实现配置的可移植部分 与GPIO口寻址方式无关性代码的实现。 以上实现在EPSON S1C33L11、AT89C52、SPCE061A及PHILIPS ARM LPC2106上都得到验证。

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高员外,我们会尽快处理。