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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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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