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ATmega128单片机内部SPI接口

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供稿:中国工控网 2016/3/21 14:36:28

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  • 关键词: 串行接口 SPI接口 ATmega128单片机
  • 摘要:本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例,用户可以使用一片ATmega128,将其MOSI和MISO两个引脚连接起来,构成一个ISP接口自发自收的系统,对程序进行演示验证。需要注意,实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据,即第一个收到的字节是空字节。

本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例,用户可以使用一片ATmega128,将其MOSI和MISO两个引脚连接起来,构成一个ISP接口自发自收的系统,对程序进行演示验证。需要注意,实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据,即第一个收到的字节是空字节。

使用的同步串行三线SPI接口,可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单片机,实现在短距离内的高速同步通信。ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全双工3线同步通信,支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序,通信速率有7种选择,主机方式的最高速率为1/2系统时钟,从机方式最高速率为1/4系统时钟。

ATmega128单片机内部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PROM的编程下载和上传。但特别需要注意的是,此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚,而是转换到PE0、PE1引脚上(PDI、PDO),其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的内容。

ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请,所以使用SPI传输数据的有效方法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。在对SPI初始化时,应注意以下几点:

。正确选择和设置主机或从机,以及工作模式(极性),数据传输率;

。注意传送字节的顺序,是低位优先(LSBFirst)还是高位优先(MSBFrist);

。正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向,输入引脚使用上拉电阻,可以节省总线上的吊高电阻。

下面一段是SPI主机方式连续发送(接收)字节的例程:

#defineSIZE100

unsignedcharSPI_rx_buff[SIZE];

unsignedcharSPI_tx_buff[SIZE];

unsignedcharrx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;

unsignedchartx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter;

#pragmainterrupt_handlerspi_stc_isr:18

voidspi_stc_isr(void)

{

SPI_rx_buff[rx_wr_index]=SPDR;//从ISP口读出收到的字节

if(++rx_wr_index==SIZE)rx_wr_index=0;//放入接收缓冲区,并调整队列指针

if(++rx_counter==SIZE)

{

rx_counter=0;

rx_buffer_overflow=1;

}

if(tx_counter)//如果发送缓冲区中有待发的数据

{

--tx_counter;

SPDR=SPI_tx_buff[tx_rd_index];//发送一个字节数据,并调整指针

if(++tx_rd_index==SIZE)tx_rd_index=0;

}

}

unsignedchargetSPIchar(void)

{

unsignedchardata;

while(rx_counter==0);//无接收数据,等待

data=SPI_rx_buff[rx_rd_index];//从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据

if(++rx_rd_index==SIZE)rx_rd_index=0;//调整指针

CLI();

--rx_counter;

SEI();

returndata;

}

voidputSPIchar(charc)

{

while(tx_counter==SIZE);//发送缓冲区满,等待

CLI();

if(tx_counter||((SPSR&0x80)==0))//发送缓冲区已中有待发数据

{//或SPI正在发送数据时

SPI_tx_buffer[tx_wr_index]=c;//将数据放入发送缓冲区排队

if(++tx_wr_index==SIZE)tx_wr_index=0;//调整指针

++tx_counter;

}

else

SPDR=c;//发送缓冲区中空且SPI口空闲,直接放入SPDR由SIP口发送

SEI();

}

voidspi_init(void)

{

unsignedchattemp;

DDRB|=0x080;//MISO=inputandMOSI,SCK,SS=output

PORTB|=0x80;//MISO上拉电阻有效

SPCR=0xD5;//SPI允许,主机模式,MSB,允许SPI中断,极性方式01,1/16系统时钟速率

SPSR=0x00;

temp=SPSR;

temp=SPDR;//清空SPI,和中断标志,使SPI空闲

}

voidmain(void)

{

unsignedcharI;

CLI();//关中断

spi_init();//初始化SPI接口

SEI();//开中断

while()

{

putSPIchat(i);//发送一个字节

i++;

getSPIchar();//接收一个字节(第一个字节为空字节)

………

}

}

这个典型的SPI例程比较简单,主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。在初始化过程中,将PORTB的MOSI、SCLK和SS引脚作为输出,同时将MISO作为输入引脚,并打开上拉电阻。接着对SPI的寄存器进行初始化设置,并空读一次SPSR、SPDR寄存器(读SPSR后再对SPDR操作将自动清零SPI中断标志自动清零),使ISP空闲等待发送数据。

AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成,当数据从主机方移出时,从机的数据同时也被移入,因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。在SPI中断服务程序中,先从SPDR中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中,再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDR中,由ISP发送到从机。数据一旦写入SPDR,ISP硬件开始发送数据。下一次ISP中断时,表示发送完成,并同时收到一个数据。类似本章介绍的USART接口的使用,程序中putSPIchar()和getSPIchar()为应用程序的底层接口函数(SPI驱动程序是SPI中断服务程序),同时也使用了两个数据缓冲器,分别构成循环队列。这种程序设计的思路,不但程序的结构性完整,同时也适当的解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾,实现程序中任务的并行运行,提高了MCU的运行效率。

读懂和了解程序的处理思想,读者可以根据需要对程序进行改动,适合实际系统的使用。如在实际应用中外接的从机是一片SPI接口的温度芯片,协议规程为:主机先要连续发送3个字节的命令,然后从机才返回一个字节的数据。那么用户程序可以先循环调用putSPIchar()函数4次,将3个字节的命令和一个字节的空数据发送到从机,然后等待一段时间,或处理一些其它的操作后,再循环调用getSPIchar()函数4次,从接收数据缓冲器中连续读取4个字节,放弃前3个空字节,第4个字节即为从机的返回数据了。

 


审核编辑(王雪)
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