第十一 新型串行总线技术PPT学习教案.pptx

【新型串行总线技术——SPI接口详解】 SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种同步串行外设接口，常用于CPU与其他外围设备之间的全双工、同步串行通信。SPI接口主要由四条线构成：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）以及低电平有效的从机选择线（SS）。某些SPI接口芯片还可能包含中断信号线（INT），或者不包含MOSI线。 SPI总线的优点在于它能够节省I/O口线，提高系统的可靠性。在SPI系统中，通常有一个主控器（如MCU）控制数据传输，并向一个或多个从设备发送数据。从设备仅在接收到主控器的命令时才能接收或发送数据。数据传输顺序遵循高位在前（MSB），低位在后（LSB）的原则。 对SPI芯片的操作需谨慎，尤其是当主控机通过SPI与不同串行I/O芯片连接时，必须使用每个芯片的使能控制端，这通常通过MCU的I/O端口实现。SCK脉冲只在芯片使能状态下才会将串行数据移入芯片。如果芯片没有使能控制端，可能需要外部门电路来控制SCK，再将其连接到芯片的时钟输入端。 以MCS-51单片机为例，可以使用软件模拟SPI操作。对于在SCK上升沿接收数据、下降沿输出数据的设备，初始时设置SCK输出口P1.1为高电平，在允许接口操作后将其置为低电平。这样，MCU在输出1位SCK的同时，接口芯片会左移并输出1位数据至MCS51的P1.3（模拟MISO线），随后再将P1.1置为高电平，从P1.2（模拟MOSI线）输出1位数据（高位优先）。通过重复这一过程，可以完成8位数据的SPI传输。 而对在SCK下降沿接收、上升沿输出的设备，则需要SCK初始状态为低电平，先置P1.1为高电平让接口芯片输出数据，再置SCK为低电平，使接口芯片接收数据，以此完成1位数据的传递。 X5045是一种集成看门狗、电压监控和串行EPROM功能的可编程系统监控芯片。它的看门狗功能能在系统故障超时后通过RESET信号对CPU进行响应，提供三个可选的时间值。电压监控功能则可以在电源电压低于设定值时触发系统复位，直到电压恢复到正常范围。X5045的4096位内存可以通过串行通信与CPU接口，以512x8字节的形式存储数据。其引脚包括电路选择端（CS，低电平有效）、串行数据输出端（SO）、串行数据输入端（SI）、串行时钟输入端（SCK）、写保护输入端（WP，低电平有效）、复位输出端（RESET）、电源端（VCC）和接地端（VSS）。 工作原理方面，X5045在上电时会启动内部的上电复位电路，激活RESET信号。此外，WP引脚用于防止意外的数据写入，只有在WP为低电平时，才能对EPROM进行编程或写入操作。通过SCK时钟的上升沿和下降沿，数据在SI和SO之间进行交换，实现与CPU的串行通信。 SPI接口技术因其简洁高效的特点在许多嵌入式系统中得到广泛应用，而X5045作为系统监控芯片，提供了多种保护功能，确保系统的稳定运行。理解并熟练掌握SPI接口及类似X5045的芯片，对于进行嵌入式系统设计和调试至关重要。