一文讀懂MSP430 SPI總線

SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口；是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。 許多的芯片都用這種協(xié)議通信：EEPROM、Flash、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器等：MSP430的USART模塊不僅能夠?qū)崿F(xiàn)異步模式（見：MSP430程序庫《二》UART異步串口），而且支持同步串行通信（即SPI模式）；其SPI支持3線、4線操作，支持主機(jī)模式和從機(jī)模式，字符長度可以7位或8位等。由于要用AD7708芯片完成AD采樣，AD7708是通過SPI與其它設(shè)備通信的；本程序比較簡化，只完成了主機(jī)模式的初始化。

硬件介紹：

SPI：SPI是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的，它是一種同步的高速串行通信協(xié)議，有關(guān)SPI協(xié)議的詳細(xì)內(nèi)容，參考：SPI_互動(dòng)百科。

MSP430對(duì)SPI的支持：當(dāng)msp430USART模塊控制器UxCTL的位SYNC置位時(shí)，USART模塊工作于同步模式，對(duì)于149即工作于SPI模式，若是169，USART0可以支持I2C，可以通過另一控制位I2C控制，I2C位0則工作于SPI。在SPI模式下，允許單片機(jī)以確定的速率發(fā)送和接收7位或8位數(shù)據(jù)。

同步通信與異步通信類似；同步通信和異步通信寄存器資源一致，具體寄存器的不同位之間的功能存在差異；具體寄存器內(nèi)容參見TI提供的用戶指南。

USART模塊的SPI操作可以是3線和4線，其信號(hào)如下：

SIMO：從進(jìn)主出，主機(jī)模式下，數(shù)據(jù)輸出；從機(jī)模式下，數(shù)據(jù)輸入。

SOMI：從出主進(jìn)，主機(jī)模式下，數(shù)據(jù)輸入；從機(jī)模式下，數(shù)據(jù)輸出。

UCLK：USART SPI模式時(shí)鐘，信號(hào)有主機(jī)輸出，從機(jī)輸入。

STE：從機(jī)模式發(fā)送接收允許控制腳，用于4線模式，控制多主從系統(tǒng)中多個(gè)從機(jī)，避免發(fā)生沖突。具體方式如下（圖截自 用戶指南）：

四線主機(jī)模式：STE為高電平，SIMO和UCLK操作正常；STE為低電平，SIMO和UCLK被置為輸入方向，主機(jī)控制權(quán)讓出。

四線從機(jī)模式：STE為高電平，從機(jī)的發(fā)送和接收無效，且把SOMI置為輸入方向；STE為低電平，發(fā)送接收正常，SOMI也為正常輸出。

USART模塊串行時(shí)鐘極性和相位設(shè)置：

USART的時(shí)鐘UCLK的極性和相位由位于UxTCTL寄存器的CKPH和CKPL位控制，具體如下圖：在程序中，我分別稱之為，時(shí)鐘模式0、時(shí)鐘模式1、時(shí)鐘模式2、時(shí)鐘模式3。

USART的波特率產(chǎn)生，SPI不同于異步通信：異步通信由UxBR1\UxBR0\UxMCTL三個(gè)寄存器控制，以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率；而同步模式，主從設(shè)備用同一個(gè)時(shí)鐘，不再需要產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，故而不再用UxMCTL寄存器，設(shè)其值為0.

其他的，與異步通信基本一致，這里不再細(xì)說。具體參考用戶指南。

程序?qū)崿F(xiàn)：

程序和異步通信方式類似：首先是初始化函數(shù)，然后是讀取數(shù)據(jù)、寫入數(shù)據(jù)函數(shù)。此程序采用和我之前的UART程序庫類似的結(jié)構(gòu)，寫入數(shù)據(jù)后進(jìn)入低功耗等待中斷，判斷標(biāo)志位進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)。

這里函數(shù)只實(shí)現(xiàn)430的主機(jī)模式，如需從機(jī)模式可以仿照我的程序，進(jìn)行簡化實(shí)現(xiàn)。

由于，我即將使用的SPI設(shè)備（AD7708）不是字符型設(shè)備，這里不再實(shí)現(xiàn)寫入字符串函數(shù)，也不再移植printf和scanf函數(shù)，如若需要可以自己添加，printf和scanf的移植參考：MSP430程序庫《四》printf和scanf函數(shù)移植

初始化函數(shù)：SpiMasterInit，實(shí)現(xiàn)主機(jī)模式的初始化工作，函數(shù)內(nèi)容如下：

程序注釋已經(jīng)比較詳細(xì)，這里不再細(xì)說；如果要改為從機(jī)模式，把時(shí)鐘設(shè)置和波特率設(shè)置去掉應(yīng)該就可以了。

發(fā)送函數(shù)和接收函數(shù)：

發(fā)送和接收函數(shù)和異步通信里面的幾乎一樣，如果標(biāo)志位為0，則等待改變?yōu)?，然后寫入或讀出；標(biāo)志位在中斷函數(shù)里被更改；中斷函數(shù)如下：

中斷里面僅僅置標(biāo)志位后，就退出低功耗；退出后即寫入或者讀取數(shù)據(jù)。

讀取或?qū)懭牒瘮?shù)調(diào)用的SpiLpm函數(shù)：

根據(jù)不同情況進(jìn)入低功耗，如果單片機(jī)其他地方不允許進(jìn)入低功耗，可以更改這個(gè)函數(shù)。

程序部分就這么多了。需要的函數(shù)在頭文件里面聲明，方便使用。

使用示例：

程序使用方式和之前的程序庫相同，加入c文件，包含h文件，調(diào)用初始化函數(shù)后即可掉用程序庫中的函數(shù)。

這里只是一個(gè)簡單的使用示例，詳細(xì)的使用，將會(huì)在下一篇給出，下一篇：MSP430程序庫《六》通過SPI操作AD7708；將會(huì)使用今天的程序庫，完成SPI的通信部分。

注意事項(xiàng)：

SPI是全雙工通信，每次寫入（發(fā)送）8位/7位數(shù)據(jù)的同時(shí)，430的SPI主模塊都會(huì)在發(fā)送后半個(gè)時(shí)鐘周期讀取采樣的0/1信號(hào)，存入接收緩沖寄存器，所以，每次的寫入，均有數(shù)據(jù)讀取，但不一定是從設(shè)備發(fā)送回來的，這個(gè)地方在使用430主機(jī)模式的時(shí)候必須注意，很容易出錯(cuò)（我也是在調(diào)試AD7708的時(shí)候才注意到這個(gè)地方的）；SPI的函數(shù)已經(jīng)添加SpiWriteData函數(shù)，這個(gè)函數(shù)會(huì)在發(fā)送的同時(shí)返回發(fā)送完成半個(gè)時(shí)鐘周期后的接收到的數(shù)據(jù)，方便使用；不建議使用前面的發(fā)送和讀取函數(shù)，很容易出錯(cuò)；建議使用剛添加的這個(gè)函數(shù)，程序庫已經(jīng)更新，可以重新下載。函數(shù)SpiWriteData：

發(fā)送后讀取即可，程序比較簡單。

新的示例程序：