SPI接口的全稱是"Serial Peripheral Interface",意為串行外圍接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM,FLASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。

　　SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)傳輸,在主器件的移位脈沖下,數(shù)據(jù)按位傳輸,高位在前,低位在后,為全雙工通信,數(shù)據(jù)傳輸速度總體來說比I2C總線要快,速度可達(dá)到幾Mbps。

接口包括以下四種信號：

　　（1）MOSI – 主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入

　?。?）MISO – 主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出

　?。?）SCLK – 時(shí)鐘信號,由主器件產(chǎn)生

    （4）/SS – 從器件使能信號,由主器件控制

　　SPI 總線具有以下特點(diǎn)：

　　(1)因連線較少，可簡化電路設(shè)計(jì)。并行總線擴(kuò)展方法通常需要8根數(shù)據(jù)線、8～16根地址線、2～3根控制線。而SPI總線設(shè)計(jì)，僅需4根數(shù)據(jù)線和控制線即可完成并行擴(kuò)展所實(shí)現(xiàn)的功能。

　　(2)器件統(tǒng)一編址，并與系統(tǒng)地址無關(guān)，操作SPI獨(dú)立性好。

　　(3)器件操作遵循統(tǒng)一的規(guī)范．使系統(tǒng)軟硬件具有良好的通用性。

　　2 AD7390的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

　　AD7390是ADl公司生產(chǎn)的12位分辨率電壓輸出數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。該DAC為用戶提供低成本、高的可控電壓解決方案，使用單電源+3V系統(tǒng)供電。器件保證電源電壓為2．7～5．5V時(shí)消耗不到100mA的電流，所以該器件適用于一些對功效要求高的設(shè)備，比如電池供電系統(tǒng)。輸出電壓取決于外部參考輸入電壓。DACOUT輸出介于REFIN與地之間的任意值，其內(nèi)部框圖如圖2所示。

　　內(nèi)部雙緩沖串行數(shù)據(jù)接口提供高速轉(zhuǎn)換，微控制器通過三線SPI控制器件、串行數(shù)據(jù)(SDI)、時(shí)鐘(CLK)和使能(LD)引腳。此外，使用CLR輸入可以對輸出清零。操作時(shí)序如圖3所示。

　　3 AD7390的串口控制

　　電腦通過RS 232向MCU發(fā)送控制信號，再由MCU控制AD7390，完成整個(gè)設(shè)置過程。通過串口控制AD7390的軟件流程如圖4所示。一旦有數(shù)據(jù)寫入單片機(jī)，則單片機(jī)將重新設(shè)置AD7390。

　　單片機(jī)程序分為三大模塊，分別是SPI控制模塊、串口接收模塊和操作信息反饋模塊。

　　SPI控制模塊產(chǎn)生CLK，LD，并在CLK的上升沿到來之前，保證SDI數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，以便AD7390準(zhǔn)確地采集到數(shù)據(jù)。CLK時(shí)鐘的頻率根據(jù)器件的典型延遲決定，不同器件有不同的延遲，所以它決定了不同器件的時(shí)鐘應(yīng)該不一樣。

　　串口接收模塊完成從電腦接收數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)。由一片MAX 232完成RS 232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。因?yàn)閭鬏數(shù)氖沁B續(xù)性數(shù)據(jù)，因此在接收程序的編寫時(shí)，要注意中斷申請的屏蔽，才能準(zhǔn)確地接收到全部數(shù)據(jù)。

　　在利用串口調(diào)試助手調(diào)試時(shí)，留意發(fā)送數(shù)據(jù)的格式，是否以16進(jìn)制發(fā)送，會影響接收到的數(shù)據(jù)。比如，發(fā)送字母“E”，如果以16進(jìn)制發(fā)送。發(fā)送的實(shí)際數(shù)據(jù)是“15”，而接收到的數(shù)據(jù)是“15”的ASCII碼“49”、“53”；如果不以16進(jìn)制發(fā)送，則發(fā)送的是字母“E”的ASCII碼“69’。由此可以看出它們之間的差別。因此在接收方要得到想要的數(shù)據(jù)，則需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換可參看后面的程序。

　　操作信息反饋模塊完成操作結(jié)果的可視化輸出，通過內(nèi)部計(jì)算，輸出設(shè)置的電壓值，這為調(diào)試過程提供了很大的便利。

　　AD7390為12位數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。該器件接收16位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式如圖5所示，取低12位作為有效數(shù)據(jù)，自動(dòng)舍棄高4位。因?yàn)閱纹瑱C(jī)傳輸數(shù)據(jù)以字節(jié)(8 b)為單位，所以采用16位傳輸模式。

　　部分程序代碼如下：

　　4 結(jié) 語

　　通過串口的應(yīng)用，SPI器件的控制變得很方便。由于串口占用資源少，所以SPI接口在集成芯片中越來越廣泛的應(yīng)用，將使該控制模式成為以后系統(tǒng)中的典型設(shè)計(jì)。