时钟极性与spi通信原理.doc

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1、时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。利用51单片机实现SPI总线通信一：题目及要求1：基本内容1.1：理解51单片机和SPI总线通信的特性和工作原理；1.2：以51单片机为核

2、心分别设计SPI总线通信发送及接收电路；1.3：熟练应用C语言或汇编语言编写程序；1.4：应用Protues软件完成仿真，仿真结果需包括示波器波形，通过一定的方式（如LED灯、LED显示器等）显示发送和接受数据结果；1.5：下载程序到开发板，实现串口通信功能（选做）；1.6：提交设计报告。2：基本要求本设计采用三线式SPI总线，一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO。时钟极性CPOL=0，时钟相位CPHA=0。二：设计思路1：掌握51单片机和SPI总线通信的工作原理；2：利用1中的原理设计SPI总线通信发送和接受电路；3：

3、编程模拟SPI时序，包括串行时钟、数据输入和输出；4：利用Protues软件仿真，观察结果；5：顺利仿真后，下载到开发板实现串行通信功能。三：设计过程及内容1：SPI总线简介SPI(SerialPeripheralInterface——串行外设接口)总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU（微控制器）与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/D转换器、网络控制器、MCU等。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

4、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。其工作模式有两种：主模式和从模式。SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。也就是SPI是一种规定好的通讯方式。这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI控制器（也可用模拟方式），就可以与基于SPI的芯片通讯了。利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统。如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU相互连接构成多主机系

5、统（分布式系统）、1个主MCU和1个或几个从I／O设备所构成的各种系统等。在大多数应用场合，可使用1个MCU作为主控机来控制数据，并向1个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。当一个主控机通过SPI与几种不同的串行I／O芯片相连时，必须使用每片的允许控制端，这可通过MCU的I／O端口输出线来实现。但应特别注意这些串行I／O芯片的输入输出特性：首先是输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片时，输出端应处于高阻态。若没有三态控制端，则应外加三态门。

6、否则MCU的MISO端只能连接1个输入芯片。其次是输出芯片的串行数据输入是否有允许控制端。因为只有在此芯片允许时，SCK脉冲才把串行数据移入该芯片；在禁止时，SCK对芯片无影响。若没有允许控制端，则应在外围用门电路对SCK进行控制，然后再加到芯片的时钟输入端；当然，也可以只在SPI总线上连接1个芯片，而不再连接其它输入或输出芯片。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。2：SPI总线工作原理SPI总线

7、系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器。外围设备、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。接口包括以下四种信号：（1）MOSI–主器件数据输出，从器件数据输入；（2）MISO–主器件数据输入，从器件数据输出；（3）SCLK–时钟信号，由主器件产生；（4）SS–从器件使能信号，由主器件控制,有的IC会标注为CS(Chipselect)。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。3

8、：电路设计设计的电路，利用两片AT89C52芯片，一片做为发送模块，一片做为接收模块。分别编写发送和接收程序，实现数据的发