DIY - PIC：PIC18F4550 SPI 串列介面 (八十四)

DIY - PIC：PIC18F4550 SPI 串列介面 (八十四)：

Microchip PIC18F4550 的主同步串口（Master Synchronous Serial Port，縮寫：MSSP）模組是一個串行接口，用於同其他外設或單片機器件進行通信的串列介面。 這些外設包括串列 EEPROM、移位寄存器、顯示驅動器和 A/D 轉換器等。

▲ SPI 匯流排，單一 master 對複合 slave

MSSP 模組可以工作在以下兩種模式： 
• 串列外設介面（Serial Peripheral Interface，縮寫：SPI） 
• I²C (Inter-Integrated Circuit)


SPI 模式允許同時同步發送和接收 8 位元資料。 該模組支持SPI 的所有四種模式。 通常使用以下三個引腳來完成通信： 
• 串列資料輸出（Serial Data Out， SDO）－ RC7/RX/DT/SDO (Pin 26) 
• 串列資料登錄（Serial Data In， SDI）－ RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA (Pin 33) 
• 串列時鐘（Serial Clock， SCK）－ RB1/AN10/INT1/SCK/SCL (Pin 34) 
• 串列時鐘（Chip Select， CS）－ RC0 (可自由選擇) (Pin 15)

▲ 18F4550 的 SPI 框圖

▲ SDI數據變化在 CLK上升沿 時有效，SDO數據變化在SCK下降沿時有效。

工作原理當初始化SPI 時，需要通過對相應的控制位（SSPCON1<5:0> 和 SSPSTAT<7:6>）編程來設置選項。 這些控制位元允許設置以下選項： 
• 主模式（SCK 作為時鐘輸出） 
• 從模式（SCK 作為時鐘輸入） 
• 時鐘極性（SCK 處於空閒狀態） 
• 輸入資料的採樣階段（資料輸出時間的中間或末端） 
• 時鐘邊沿（在SCK 的上升沿/ 下降沿輸出資料） 
• 時鐘速率（僅主模式下） 
• 從動選擇模式（僅從模式下）

▲ SSPSTAT：MSSP 狀態寄存器 (SPI模式)

MSSP 模組由一個發送/ 接收移位寄存器（SSPSR）和一個緩衝寄存器（SSPBUF）組成。SSPSR 將數據移入/ 出器件，最高有效位在前。在新資料接收完畢前，SSPBUF保存上次寫入SSPSR 的資料。一旦8 位元資料接收完畢，該位元組就被移入SSPBUF寄存器。 然後，緩衝器滿檢測位BF（SSPSTAT<0>）和中斷標誌位元SSPIF 均被置1。 這種雙重緩衝資料接收方式（SSPBUF）允許在讀取剛接收的資料之前，就開始接收下一個位元組。 在資料發送/ 接收期間，任何試圖寫SSPBUF 寄存器的操作均無效，並會將寫衝突檢測位WCOL（SSPCON1<7>）置1。用戶必須用軟體將 WCOL 位元清零才能判斷後續對SSPBUF 寄存器的寫入是否成功。

 

為確保應用軟體能有效地接收資料，應該在要發送的下一資料位元組寫入SSPBUF 之前，讀取SSPBUF 中現有的數據。 緩衝器滿標誌位元BF（SSPSTAT<0>）用於表示何時SSPBUF 載入了已接收的資料（發送完成）。當SSPBUF 中的資料被讀取後，BF 位即被清零。 如果SPI僅僅作為一個發送器，則不必理會該位。通常可用MSSP 中斷來判斷發送或接收何時完成。如果不使用中斷來處理資料的收發，用軟體查詢方法同樣可確保不會發生寫衝突。例19-1 顯示裝載SSPBUF （SSPSR）進行資料發送的過程。用戶不能直接讀寫SSPSR 寄存器，只能通過訪問SSPBUF 寄存器來間接訪問。 此外，MSSP 狀態寄存器（SSPSTAT）指示各種狀態。

▲ SSPCON1：MSSP 控制寄存器1 (SPI模式)

要使能串口，必須將MSSP使能位SSPEN（SSPCON1<5>）置1。 要重定或重新配置SPI 模式，應先將SSPEN位清零，重新初始化SSPCON寄存器，然後將SSPEN位置1。 這將把SDI、SDO、SCK和SS引腳配置為串口引腳。 要讓上述引腳充當串口引腳，必須按如下說明正確設置其中一些引腳的資料方向位元（在TRIS 寄存器中）： 
• SDI 由SPI 模組自動控制 
• SDO 必須將TRISC<7> 位清零 
• SCK （主模式）必須將TRISB<1> 位清零 
• SCK （從模式）必須將TRISB<1> 位置1 
• SS 必須將TRISA<5> 位置1 
對於不需要的任何串口功能，可通過將對應的資料方向（TRIS）寄存器設置為相反值來遮罩。