51单片机入门 - SPI总线

UART、 I2C 和 SPI 是单片机系统中最常用的三种通信协议。

1、初步介绍

SPI 是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的 SPI 也仅仅使用 4 个引脚，常用于单片机和 EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。 SPI 通信原理比 I2C要简单，它主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的 SPI 是 4 根线，分别是 SSEL（ 片选，也写作 SCS）、 SCLK（ 时钟，也写作 SCK）、 MOSI（ 主机输出从机输入Master

Output/Slave Input） 和 MISO（ 主机输入从机输出 Master Input/Slave Output）。

SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。

SCLK：时钟信号，由主机产生，和 I2C通信的 SCL 有点类似。

MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

2、工作模式

SPI 通信的主机也是我们的单片机，在读写数据时序的过程中，有四种模式；

CPOL:Clock Polarity，就是时钟的极性。通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻， 如果 SCLK 在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平， 那么就是CPOL=1，如果空闲状态SCLK 是低电平，那么就是 CPOL=0。

CPHA: Clock Phase，就是时钟的相位。

#include

typedef unsigned char uchar;

sbit DS1302_CE = P1 ^ 7;

sbit DS1302_CK = P3 ^ 5;

sbit DS1302_IO = P3 ^ 4;

struct sTime   //日期时间结构体定义

{

  unsigned int year;  //年

  unsigned char mon;   //月

  unsigned char day;   //日

  unsigned char hour;  //时

  unsigned char min;   //分

  unsigned char sec;   //秒

  unsigned char week;  //星期

};

/* 发送一个字节到DS1302通信总线上*/

void DS1302ByteWrite(uchar dat)

{

  uchar mask;

  for (mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1) //低位在前，逐位移出

  {

    if ((mask & dat) != 0) //首先输出该位数据

    {

      DS1302_IO = 1;

    }

    else

    {

      DS1302_IO = 0;

    }

    DS1302_CK = 1;       //然后拉高时钟

    DS1302_CK = 0;       //再拉低时钟，完成一个位的操作

  }

  DS1302_IO = 1;           //最后确保释放IO引脚

}

/* 由DS1302通信总线上读取一个字节*/

uchar DS1302ByteRead()

{

  uchar mask;

  uchar dat = 0;

  for (mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1) //低位在前，逐位读取

  {

    if (DS1302_IO != 0)  //首先读取此时的IO引脚，并设置dat中的对应位

    {

      dat |= mask;

    }

    DS1302_CK = 1;       //然后拉高时钟

    DS1302_CK = 0;       //再拉低时钟，完成一个位的操作

  }

  return dat;              //最后返回读到的字节数据

}

/* 用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节*/

void DS1302SingleWrite(uchar reg, uchar dat)

{

  DS1302_CE = 1;                   //使能片选信号

  DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x80); //发送写寄存器指令

  DS1302ByteWrite(dat);            //写入字节数据

  DS1302_CE = 0;                   //除能片选信号

}

/* 用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节*/

uchar DS1302SingleRead(uchar reg)

{

  uchar dat;

  DS1302_CE = 1;                   //使能片选信号

  DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x81); //发送读寄存器指令

  dat = DS1302ByteRead();          //读取字节数据

  DS1302_CE = 0;                   //除能片选信号

  return dat;

}

/* 用突发模式连续写入8个寄存器数据，dat-待写入数据指针*/

void DS1302BurstWrite(uchar *dat)

{

  uchar i;

  DS1302_CE = 1;

  DS1302ByteWrite(0xBE);  //发送突发写寄存器指令

  for (i = 0; i < 8; i++) //连续写入8字节数据

  {

    DS1302ByteWrite(dat[i]);

  }

  DS1302_CE = 0;

}

/* 用突发模式连续读取8个寄存器的数据，dat-读取数据的接收指针*/

void DS1302BurstRead(uchar *dat)

{

  uchar i;

  DS1302_CE = 1;

  DS1302ByteWrite(0xBF);  //发送突发读寄存器指令

  for (i = 0; i < 8; i++) //连续读取8个字节

  {

    dat[i] = DS1302ByteRead();

  }

  DS1302_CE = 0;

}

/* 获取实时时间，即读取DS1302当前时间并转换为时间结构体格式*/

void GetRealTime(struct sTime *time)

{

  uchar buf[8];

  DS1302BurstRead(buf);

  time->year = buf[6] + 0x2000;

  time->mon  = buf[4];

  time->day  = buf[3];

  time->hour = buf[2];

  time->min  = buf[1];

  time->sec  = buf[0];

  time->week = buf[5];

}

/* 设定实时时间，时间结构体格式的设定时间转换为数组并写入DS1302*/

void SetRealTime(struct sTime *time)

{

  uchar buf[8];

  buf[7] = 0;

  buf[6] = time->year;

  buf[5] = time->week;

  buf[4] = time->mon;

  buf[3] = time->day;

  buf[2] = time->hour;

  buf[1] = time->min;

  buf[0] = time->sec;

  DS1302BurstWrite(buf);

}

/* DS1302初始化，如发生掉电则重新设置初始时间*/

void InitDS1302()

{

  uchar dat;

  struct sTime code InitTime[] =    //2016年5月18日9:00:00 星期二

  {

    0x2016, 0x05, 0x18, 0x09, 0x00, 0x00, 0x02

  };

  DS1302_CE = 0;  //初始化DS1302通信引脚

  DS1302_CK = 0;

  dat = DS1302SingleRead(0);  //读取秒寄存器

  if ((dat & 0x80) != 0)      //由秒寄存器最高位CH的值判断DS1302是否已停止

  {

    DS1302SingleWrite(7, 0x00);  //撤销写保护以允许写入数据

    SetRealTime(&InitTime);      //设置DS1302为默认的初始时间

  }

}