1 引言
SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOST和低電平有效的從機(jī)選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號(hào)線INT或INT、有的SPI接口芯片沒(méi)有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需3～4位數(shù)據(jù)線和控制即可實(shí)現(xiàn)與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進(jìn)行接口，而擴(kuò)展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、8～16位地址線、2～3位控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I/O口線，提高設(shè)計(jì)的可靠性。由此可見(jiàn)，在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機(jī)組成的智能儀器和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸速度要求不是太高時(shí)，使用SPI總線可以增加應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。
2 SPI總線的組成
利用SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。如1個(gè)主MCU和幾個(gè)從MCU、幾個(gè)從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從I/O設(shè)備所構(gòu)成的各種系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可使用1個(gè)MCU作為控機(jī)來(lái)控制數(shù)據(jù)，并向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。SPI總線接口系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1 引言
SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOST和低電平有效的從機(jī)選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號(hào)線INT或INT、有的SPI接口芯片沒(méi)有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需3～4位數(shù)據(jù)線和控制即可實(shí)現(xiàn)與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進(jìn)行接口，而擴(kuò)展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、8～16位地址線、2～3位控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I/O口線，提高設(shè)計(jì)的可靠性。由此可見(jiàn)，在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機(jī)組成的智能儀器和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸速度要求不是太高時(shí)，使用SPI總線可以增加應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。
2 SPI總線的組成
利用SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種系統(tǒng)。如1個(gè)主MCU和幾個(gè)從MCU、幾個(gè)從MCU相互連接構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、1個(gè)主MCU和1個(gè)或幾個(gè)從I/O設(shè)備所構(gòu)成的各種系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可使用1個(gè)MCU作為控機(jī)來(lái)控制數(shù)據(jù)，并向1個(gè)或幾個(gè)從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時(shí)才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。SPI總線接口系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
.
圖2所示為MCS51系列單片機(jī)與存儲(chǔ)器X25F008（E2PROM）的硬件連接圖，圖2中，P1.0模擬MCU的數(shù)據(jù)輸出端（MOSI），P1.1模擬SPI的SCK輸出端，P1.2模擬SPI的從機(jī)選擇端，P1.3模擬SPI的數(shù)據(jù)輸入端（MISO）。下面介紹用MCS51單片機(jī)的匯編語(yǔ)言模擬SPI串行輸入、串行輸出和串行輸入/輸出的3個(gè)子程序，實(shí)際上，這些子程序也適用于在串行時(shí)鐘的上升沿輸入和下降沿輸出的其它各種串行外圍接口芯片（如A/D轉(zhuǎn)換芯片、網(wǎng)絡(luò)控制器芯片、LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片等）。對(duì)于下降沿輸入、上升沿輸出的各種串行外圍接口芯片，只要改變P1.1的輸出電平順序，即先置P1.1為低電平，之后再次置P1.1為高電平，再置P1.1為低電平……，則這些子程序也同樣適用。
3.1 MCU串行輸入子程序SPIIN
從X25F008的SPISO線上接收8位數(shù)據(jù)并放入寄存器R0中的應(yīng)用子程序如下：
SPIIN：SETB P1.1 ；使P1.1(時(shí)鐘)輸出為1
CLR P1.2 ;選擇從機(jī)
MOV R1，#08H ；置循環(huán)次數(shù)
SPIIN1:CLR P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為0
NOP ；延時(shí)
NOP
MOV C，P1.3 ；從機(jī)輸出SPISO送進(jìn)位C
RLC A ；左移至累加器ACC
SETB P1.1 ；使P1.0(時(shí)鐘)輸出為1
DJNZ R1,SPIIN1 ；判斷是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）
MOV R0，A ；8位數(shù)據(jù)送R0
RET
3.2 MCU串行輸出子程序SPIOUT
將MCS51單片機(jī)中R0寄存器的內(nèi)容傳送到X25F008的SPISI線上的程序如下：
SPIOUT：SETB P1.1 ;使P1.1（時(shí)鐘）輸出為1
CLR P1.2 ;選擇從機(jī)
MOV R1,#08H ；置循環(huán)次數(shù)
MOV A,R0 ；8位數(shù)據(jù)送累加器ACC
SPIOUT1：CLR P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為0
NOP ；延時(shí)
NOP
RLC A ；左移至累加器ACC最高位至C
MOV P1.0，C ；進(jìn)位C送從機(jī)輸入SPISI線上
SETB P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為1
DJNZ R1,SPIOUT1 ;判是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）
RET
3.3 MCU串行輸入/輸出子程序SPIIO
將MCS51單片機(jī)R0寄存器的內(nèi)容傳送到X25F008的SPISI中，同時(shí)從X25F008的SPISO接收8位數(shù)據(jù)的程序如下：
SPIIO：SETB P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為1
CLR P1.2 ；選擇從機(jī)
MOV R1，#08H ；置循環(huán)次數(shù)
MOV A，R0 ；8位數(shù)據(jù)送累加器ACC
SPIIO1：CLR P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為0
NOP ；延時(shí)
NOP
MOV C，P1.3 ；從機(jī)輸出SPISO送進(jìn)位C
RLC A ；左移至累加器ACC最高位至C
MOV P1.0，C ；進(jìn)位C送從機(jī)輸入
SETB P1.1 ；使P1.1（時(shí)鐘）輸出為1
DJNZ R1，SPIIO1 ；判斷是否循環(huán)8次（8位數(shù)據(jù)）
RET
4 結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了通過(guò)SPI總線接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，給出了用MCS51單片機(jī)匯編語(yǔ)言模擬SPI串行總線的輸入、輸出，輸入/輸出以傳送8位數(shù)據(jù)的子程序。實(shí)際上，也可以根據(jù)SPI串行總線的操作時(shí)序特點(diǎn)來(lái)在MCS96系列、ATMEL89系列等單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)SPI總線的接口。