AVR单片机开发：ATmega16SPI接口特点

ATmega16串行外设接口SPI允许其和外设或其他AVR器件进行高速的同步数据传输。ATmega16中的SPI接口如图10-1所示，其主要特点如下：

●全双工，3线同步数据传输。

●主机或从机操作。

●数据发送时，可设置LSB首先发送或MSB首先发送。

●7种可编程的比特率，即每秒传送多少位的数据。

●数据传输结束中断标志。

●写冲突标志检测。

●可以从空闲模式唤醒。

●主机工作模式时具有倍速模式（CK/2）。

图10-1 ATmega16中的SPI框图

当利用SPI为ATmega16与其他外设或芯片传输数据时，整个数据传输系统由主机和从机两部分构成，主机和从机之间的SPI连接如图10-2所示。系统包括两个移位寄存器和一个主机时钟发生器。主机与从机的通信过程如下：

●通过将需要的从机的引脚拉低，主机启动一次通信过程。

●主机和从机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器。

●主机上的SCK引脚产生时钟脉冲以交换数据。主机的数据从MOSI移出，通过从机的MOSI移入；从机的数据通过从机的MISO移出，从主机的MISO移入。

●主机通过将从机的SS拉高实现与从机的同步。

●配置为SPI主机时，SPI接口不自动控制引脚，必须由用户软件来处理。(www.xing528.com)

●对SPI数据寄存器写入数据即启动SPI时钟，将8位的数据移入从机。

●传输结束后SPI时钟停止，传输结束标志SPIF置位。如果此时SPCR寄存器的SPI中断使能位SPIE置位，中断就会发生。

●主机可以继续往SPDR写入数据以移位到从机中去，或者是将从机的拉高以说明数

据包发送完成。

●最后进来的数据将一直保存于缓冲寄存器里。配置为从机时，只要为高，SPI接口将一直保持睡眠状态，并保持MISO为三态。在这个状态下软件可以更新SPI数据寄存器SPDR的内容。即使此时SCK引脚有输入时钟，SPDR的数据也不会移出，直至被拉低。一个字节完全移出之后，传输结束标志SPIF置位。如果此时SPCR寄存器的SPI中断使能位SPIE置位，就会产生中断请求。在读取移入的数据之前，从机可以继续往SPDR写入数据。最后进来的数据将一直保存于缓冲寄存器里。

图10-2 主机和从机之间的SPI连接

SPI系统的发送方向只有一个缓冲器，而在接收方向有两个缓冲器。也就是说，在发送时一定要等到移位过程全部结束后才能对SPI数据寄存器执行写操作。而在接收数据时，需要在下一个字符移位过程结束之前通过访问SPI数据寄存器读取当前接收到的字符。否则第一个字节将丢失。

工作于SPI从机模式时，控制逻辑对SCK引脚的输入信号进行采样。为了保证对时钟信号的正确采样，SPI时钟不能超过f_osc/4。

SPI使能后，MOSI、MISO、SCK和引脚的数据方向将按照表10-1所示自动进行配置。

表10-1 SPI引脚重载

下面的例程说明如何将SPI初始化为主机，以及如何进行简单的数据发送。例子中DDR_SPI必须由实际的数据方向寄存器代替；DD_MOSI、DD_MISO和DD_SCK必须由实际的数据方向代替。比如说，MOSI为PB5引脚，则DD_MOSI要用DB5取代，DDR_SPI则用DDRB取代。

下面的例子说明如何将SPI初始化为从机，以及如何进行简单的数据接收。