51单片机快速入门之 SPI通信 2025年4月29日09:26:32

SPI通信 :

SPI（Serial Peripheral Interface）通信是一种同步串行数据传输协议，主要用于嵌入式系统内部设备之间的通信。它由Motorola公司在2000年提出，广泛应用于微控制器、传感器、存储设备等之间的数据传输。

SPI通信的主要特点包括：

四线制：

SCLK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备提供，用于同步数据传输。

MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出，从设备输入的数据线。

MISO（Master In Slave Out）：主设备输入，从设备输出的数据线。

SS/CS（Slave Select/Chip Select）：片选信号线，用于选择从设备。

主从模式：

主设备（Master）：控制时钟信号，发起通信，通常是微控制器。

从设备（Slave）：接收时钟信号，响应主设备的通信请求，通常是传感器、存储芯片等。

全双工通信：

数据可以在MOSI和MISO两条线上同时传输，实现双向通信。

时钟极性和相位：

CPOL（Clock Polarity）：时钟空闲状态的电平。

CPHA（Clock Phase）：数据采样的时钟边沿。

这两个参数决定了数据在时钟的哪个边沿进行采样和发送，确保主从设备之间的同步。

高速传输：

SPI支持较高的传输速率，时钟频率可以达到几十兆赫兹。

简单硬件连接：

只需要四根信号线，硬件连接相对简单。

SPI通信的应用场景包括：

存储器：如Flash、EEPROM等。

存储卡：如MMC、SD卡等。

传感器：如温度传感器、加速度计等。

显示设备：如LCD、OLED等。

优点：

支持全双工通信，数据传输效率高。

时钟信号由主设备控制，易于实现同步。

硬件连接简单，不需要上拉电阻。

支持高速应用，传输速率高。

缺点：

需要四根信号线，相比I2C等协议线数较多。

没有寻址机制，只能通过片选信号选择从设备。

没有数据流控制和从设备接收数据确认机制。

没有统一的国际组织维护，不同厂商的实现可能有差异。

以下代码由360智脑生成:

复制代码

#include <reg51.h>
 
// 定义引脚 
sbit SCLK = P1^0;  // 时钟信号引脚 
sbit MOSI = P1^1;  // 主输出从输入引脚 
sbit MISO = P1^2;  // 主输入从输出引脚 
sbit CS = P1^3;    // 片选信号引脚
 
// 延时函数
void delay(unsigned int ms) {
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < ms; i++) 
        for (j = 0; j < 1275; j++); 
    // 内层循环用于生成更精确的延时 
    // 外层循环用于控制总的延时时间
} 
 
// 初始化SPI引脚
void SPI_Init() { 
    SCLK = 0;  // 初始时钟低电平 
    MOSI = 0;  // 初始数据输出低电平 
    MISO = 1;  // 初始数据输入高阻态（通常为高电平） 
    CS = 1;    // 初始片选高电平（不选中从设备） 
}
 
// 发送一个字节数据并接收一个字节数据
unsigned char SPI_SendReceive(unsigned char data) {
    unsigned char i;
    unsigned char result = 0; 
 
    // 选中从设备 
    CS = 0;  // 将片选信号拉低，选中从设备 
 
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        // 发送数据位 
        MOSI = (data & 0x80) ? 1 : 0;  // 如果当前位是1，则MOSI拉高，否则拉低
        data <<= 1;  // 左移一位，准备发送下一位 
 
        // 产生时钟脉冲
        SCLK = 1;  // 时钟拉高
        delay(1);  // 确保时钟脉冲宽度足够
        SCLK = 0;  // 时钟拉低 
 
        // 接收数据位 默认result 是0 
        result <<= 1;  // 左移一位，准备接收下一位
        if (MISO) {  // 如果MISO为高电平  只有当接收为高电平时 result 该位才为 1
            result |= 0x01;  // 当前位设为1 | 是按位或运算符
        }
    } 
 
    // 取消选中从设备 
    CS = 1;  // 将片选信号拉高，取消选中从设备 
 
    return result;  // 返回接收到的数据
}
 
void main() {
    unsigned char send_data = 0xAA;  // 要发送的数据
    unsigned char receive_data;      // 接收到的数据
 
    SPI_Init();  // 初始化SPI引脚
 
    while (1) {
        receive_data = SPI_SendReceive(send_data);  // 发送数据并接收返回数据
        // 处理接收到的数据（例如，显示在LED上或存储在变量中）
        delay(1000);  // 延时1秒，以便观察结果
    } 
}

0x01 0000 0001

`|` 按位或运算符

复制代码
int x = 5;  // 二进制表示为 0101 
int y = 3;  // 二进制表示为 0011 
 
x |= y;    // 相当于 x = x | y 
x 的值将变为 7，因为 0101 | 0011 的结果是 0111，即十进制的 7

0101 5

+ 0011 3

0111 7

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| 按位或运算符

`|` 按位或运算符