本應(yīng)用筆記介紹了用于超高速閃存微控制器（如DS89C430和DS89C450）的軟件（bitbang）SPI庫(kù)。對(duì)庫(kù)的應(yīng)用程序接口及其功能說(shuō)明進(jìn)行了說(shuō)明。該應(yīng)用程序接受串行輸入并在Crystalfontz LCD上顯示文本。

介紹

超高速微控制器系列使用單時(shí)鐘周期內(nèi)核，在相同的時(shí)鐘頻率下，其速度比傳統(tǒng) 8051 快 12 倍。超高速微控制器系列的成員包括不同數(shù)量的內(nèi)部閃存和MOVX SRAM，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些微控制器具有多種特性，包括兩個(gè)全雙工串行端口、三個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器、四個(gè)雙向 I/O 端口和六個(gè)外部中斷源。雖然它們沒(méi)有硬件串行外設(shè)接口（SPI）端口，但可以通過(guò)軟件輕松模擬。

本應(yīng)用筆記使用用于超高速微控制器的全功能軟件SPI主站和一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，利用它來(lái)控制Crystalfontz LCD（www.crystalfontz.com）。

應(yīng)用概述

該應(yīng)用程序接受來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)串行終端程序的串行端口 0 上 57，600 波特（使用 33MHz 晶體時(shí)）的 ASCII 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被回顯到終端并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，直到檢測(cè)到回車(chē);然后累積的文本將顯示在LCD上。此應(yīng)用中使用的LCD是具有低速SPI接口的Crystalfontz SKD204-634 V2.0串行LCD。它連接到DS89C430，如圖1所示。復(fù)位后，終端上將打印“DS89C430軟件SPI應(yīng)用筆記”橫幅。當(dāng)應(yīng)用程序偵聽(tīng)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)打印“=>”提示。

圖1.接線圖。

軟件 SPI 庫(kù)

此應(yīng)用程序使用的軟件 SPI 庫(kù)是一個(gè)高度可配置的 SPI 主站，具有以下功能：

四種SPI時(shí)鐘模式

8 位和 16 位字傳輸

SPI 時(shí)鐘拉伸

可選原子傳輸

該庫(kù)支持的四種SPI時(shí)鐘（SPI_CLK）模式由CKPHA和CKPOL定義。CKPOL 位定義 SPI 時(shí)鐘的空閑狀態(tài)，CKPOL = 0 力SPI_CLK空閑低電平，而 CKPOL = 1 力SPI_CLK空閑高電平。CKPHA 改變了用于信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的邊緣。當(dāng) CKPHA = 0 時(shí)，SPI_CLK的第一個(gè)邊指定從站和主站何時(shí)應(yīng)對(duì)其輸入進(jìn)行采樣。當(dāng) CKPHA = 1 時(shí)，SPI_CLK的第二個(gè)邊指定何時(shí)采樣。當(dāng) CKPHA = 1 時(shí)，主站和從站應(yīng)在第一個(gè)邊沿的輸出上顯示其數(shù)據(jù)SPI_CLK。這允許數(shù)據(jù)有足夠的保留時(shí)間。當(dāng) CKPHA = 0 時(shí)，當(dāng)從屬選擇 （SS） 行變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)應(yīng)變?yōu)橛行?。?qǐng)注意，大多數(shù)設(shè)備要求在 CKPHA = 0 時(shí)使用 SS 行以允許正確的計(jì)時(shí)，而當(dāng) CKPHA = 1 時(shí)，SS 可能是可選的。圖 2 說(shuō)明了此行為。

圖2.SPI 時(shí)序圖。

數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的字節(jié)數(shù)組發(fā)送到SPI庫(kù)。在 8 位字模式下，這些字節(jié)一次傳輸一個(gè)。在 16 位字模式下，將傳輸兩個(gè)字節(jié)，但此操作僅使用請(qǐng)求數(shù)量的一次傳輸。請(qǐng)注意，在本文檔中，“word”的長(zhǎng)度可能為 8 位或 16 位，具體取決于所選模式。

為了連接到較慢的SPI從站，可以使用SPI_CLK拉伸將每段SPI_CLK周期增加1μs。

SS信號(hào)是可選的，因?yàn)椴⒎撬蠸PI設(shè)置都需要SS信號(hào)。大多數(shù) SPI 器件期望 SS 的活動(dòng)狀態(tài)為低電平，但其他器件則要求高電平作為活動(dòng)狀態(tài)。某些 SPI 設(shè)備期望 SS 信號(hào)在每次字傳輸同步后變?yōu)榉腔顒?dòng)狀態(tài)。

為了便于原子傳輸，可以在傳輸時(shí)禁用中斷。

軟件 SPI 庫(kù)接口

與SPI庫(kù)的接口如下。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須作為數(shù)組位于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連續(xù)部分中。該庫(kù)要求數(shù)據(jù)指針零 （dptr0） 指向要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的開(kāi)頭。要傳輸?shù)淖謹(jǐn)?shù)應(yīng)放在 R3、R2、R1 和 R0 中，R3 是 MSB。所需的拉伸值應(yīng)放置在 R4 中。SPI庫(kù)的選項(xiàng)應(yīng)放置在R5中，其位值定義為：

設(shè)置所有寄存器后，通過(guò)調(diào)用 xmitSPI 函數(shù)開(kāi)始傳輸。傳輸完成后，每次單詞傳輸期間讀取的數(shù)據(jù)將位于為傳輸傳遞的數(shù)據(jù)數(shù)組中的相應(yīng)單詞位置。請(qǐng)注意，在調(diào)用 xmitSPI 后，dptr0 將指向傳輸數(shù)組的開(kāi)頭，但指向的數(shù)據(jù)將更改。

代碼列表：軟件SPI和Crystalfontz LCD瀏覽器

此應(yīng)用程序是使用 Keil μVision2 構(gòu)建的，但只需稍作修改，即可使用任何 8051 匯編程序。應(yīng)用程序和 SPI 庫(kù)源碼和二進(jìn)制文件可供下載。

審核編輯：郭婷