MCS-51系列单片机模拟SPI总线的方法.doc

SPI（Serial Peripheral Interface）串行外设接口是一种广泛应用于微控制器（MCU）与外部设备之间通信的同步串行总线。MCS-51系列单片机虽然有些型号不自带SPI接口，但通过模拟SPI总线的方式，仍能实现与SPI兼容设备的通信。 在MCS-51系列单片机中模拟SPI总线的关键在于利用I/O口线来模拟SPI的四条主要线路：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和从机选择线SS。这种模拟方法能够节省硬件资源，提高系统设计的灵活性和可靠性。 SPI总线的特点包括： 1. 同步串行通信：数据传输基于共同的时钟信号SCK。 2. 数据传输方向：MOSI和MISO线分别用于主设备向从设备传输数据和从设备向主设备传输数据。 3. 多主机系统支持：可以构建由一个主设备控制多个从设备或者多个主设备互相连接的分布式系统。 4. 高位优先（MSB First）的数据传输方式。 5. 通常需要从机选择线SS来指定当前通信的对象。 模拟SPI总线的具体实现步骤： 1. 初始化I/O口：根据所连接SPI设备的需求设置I/O口，例如P1.0模拟MOSI，P1.1模拟SCK，P1.3模拟MISO。 2. 控制时钟：通过软件控制P1.1的电平变化产生SCK时钟，根据设备的时序要求在上升沿或下降沿进行数据的读写。 3. 数据传输：在适当的时钟边缘读取MISO上的数据，同时通过MOSI输出数据。 4. 从机选择：通过改变SS线的电平选择要通信的从设备。 在MCS-51单片机与SPI设备如E2PROM的连接中，需要根据E2PROM的特性调整时序。例如，如果E2PROM在SCK上升沿接收数据并在下降沿发送数据，那么在初始化时设置P1.1为1，然后在允许接收时将其置为0，使得数据能够正确地在MCU和E2PROM之间传输。 通过软件模拟SPI总线，MCS-51系列单片机可以与各类SPI设备进行有效通信，扩展其应用范围，降低了硬件成本，同时也增加了设计的复杂性，因为需要精确控制时序。这种方法尤其适用于对传输速度要求不高的场合，使得不具备SPI接口的单片机也能充分利用SPI总线的优势。