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第 20 章串行外设接口（SPITM）目录本章包括下列主题： 20.1 简介 ............................................................................................................................. 20-2 20.2 状态和控制寄存器 ....................................................................................................... 20-4 20.3 工作模式 ...................................................................................................................... 20-7 20.4 SPI 主控模式时钟频率 .............................................................................................. 20-19 20.5 低功耗模式下的工作 .................................................................................................. 20-20 20.6 与 SPI 模块相关的特殊功能寄存器 ............................................................................ 20-22 20.7 相关应用笔记 ............................................................................................................ 20-23 20.8 版本历史 .................................................................................................................... 20-24 20 接口（ S P ） I 串行外设 © 2005 Microchip Technology Inc. DS70067C_CN 第 20-1 页

dsPIC30F 系列参考手册 20.1 简介串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）模块是一个同步串行接口，可用于与其他外设或者单片机进行通信。这些外设可以是串行 EEPROM、移位寄存器、显示驱动器和 A/D 转换器等。 SPI 模块与 Motorola 的 SPI 和 SIOP 接口兼容。 dsPIC30F 系列器件在单个器件上提供一个或两个 SPI 模块，具体取决于具体不同的器件。SPI1 和 SPI2 功能相同。很多高引脚数（64 引脚或更多）封装的器件具有 SPI2 模块，而 SPI1 模块则是所有的器件都具有的。注：在本章中， SPI 模块统称为 SPIx，或分别称为 SPI1 和 SPI2。特殊功能寄存器也使用类似的符号表示上述类似的意思。例如，SPIxCON 指 SPI1 或 SPI2 模块的控制寄存器。 SPI 串口包含下列特殊功能寄存器（SFR）： • SPIxBUF：地址位于 SFR 空间，用于缓冲待发送数据和已接收数据。此地址由 SPIxTXB 和 SPIxRXB 寄存器共享。 • SPIxCON：配置模块各种操作模式的控制寄存器。 • SPIxSTAT：显示各种状态条件的状态寄存器。此外，还有一个 16 位移位寄存器 SPIxSR，此寄存器不映射到存储器空间。该寄存器可用于将数据移入和移出 SPI 端口。存储器映射的 SFR （SPIxBUF）是 SPI 数据接收 / 发送寄存器。在内部， SPIxBUF 寄存器实际上由两个独立的寄存器（SPIxTXB 和 SPIxRXB）组成。接收缓冲寄存器 SPIxRXB 和发送缓冲寄存器 SPIxTXB 是两个单向 16 位寄存器。这两个寄存器共享名为 SPIxBUF 的 SFR 地址单元。如果用户将需要发送的数据写入了 SPIxBUF 地址单元，该数据会在内部写入 SPIxTXB 寄存器。与此类似，当用户从 SPIxBUF 读取已接收到的数据时，该数据在内部是从 SPIxRXB 寄存器读取的。这种接收和发送操作的双缓冲可以使数据在后台连续传输。发送和接收可同时进行。注：用户无法直接写入 SPIxTXB 寄存器或读取 SPIxRXB 寄存器。所有的读写操作都是在 SPIxBUF 寄存器中进行的。 SPI 串行接口由以下四个引脚组成： • SDIx：串行数据输入 • SDOx：串行数据输出 • SCKx：移位时钟输入或输出 • SSx：低电平有效从动选择或者帧同步 I/O 脉冲注： SPI 模块可以配置为使用 3 个或 4 个引脚工作。在 3 引脚模式下，不使用 SSx 引脚。 DS70067C_CN 第 20-2 页 © 2005 Microchip Technology Inc.

第 20 章串行外设接口（SPI）图 20-1： SPI 模块框图内部数据总线寄存器共享地址单元 SPIxBUF SPIxBUF SPIxRXB SPIxTXB 发送接收 SPIxSR bit 0 从动模式选择和帧同步控制 fff 移位控制时钟控制边沿选择辅助预分频器 1:1 → 1:8 主预分频器 1, 4, 16, 64 FCY 使能主控时钟 SDIx SDOx SSx SCKx 注：SPIxTXB 和 SPIxRXB 寄存器通过存储器映射到 SPIxBUF 寄存器。 20 接口（ S P ） I 串行外设 © 2005 Microchip Technology Inc. DS70067C_CN 第 20-3 页

dsPIC30F 系列参考手册 20.2 状态和控制寄存器寄存器 20-2： SPIxSTAT：SPI 状态和控制寄存器高字节： R/W-0 SPIEN bit 15 bit 15 bit 14 bit 13 U-0 － R/W-0 SPISIDL U-0 － U-0 － U-0 － U-0 － U-0 － bit 8 低字节： U-0 － bit 7 R/W-0 HS SPIROV U-0 － U-0 － U-0 － U-0 － R-0 R-0 SPITBF SPIRBF bit 0 SPIEN：SPI 使能位 1 = 使能模块并将 SCKx、 SDOx、 SDIx 和 SSx 配置为串口引脚 0 = 禁止模块未用：读作 0 SPISIDL：在空闲模式停止位 1 = 当器件进入空闲模式时模块不继续工作 0 = 在空闲模式下模块继续工作 bit 12-7 未用：读作 0 bit 6 bit 5-2 未用：读作 0 bit 1 SPIROV：接收溢出标志位 1= 一个新字节 / 字已完全接收并丢弃。用户软件未读取 SPIxBUF 寄存器中原先的数据。 0 = 没有发生溢出 bit 0 SPITBF：SPI 发送缓冲器满状态位 1 = 未开始发送， SPIxTXB 满 0 = 发送开始， SPIxTXB 空当 CPU 写 SPIxBUF 地址单元并装载 SPIxTXB 时，该位由硬件自动置位。当 SPIx 模块将数据从 SPIxTXB 传输到 SPIxSR 时，该位由硬件自动清零。 SPIRBF：SPI 接收缓冲器满状态位 1 = 接收完成， SPIxRXB 满 0 = 接收未完成， SPIxRXB 空当 SPIx 将数据从 SPIxSR 传输到 SPIxRXB 时，该位由硬件自动置位。当内核通过读 SPIxBUF 地址单元读 SPIxRXB 时，该位由硬件自动清零。图注： R = 可读位 HC = 由硬件清零 -n = 复位时的值 W = 可写位 HS = 由硬件置位 1 = 置位 U = 未用位，读作 0 0 = 清零 x = 未知 DS70067C_CN 第 20-4 页 © 2005 Microchip Technology Inc.

第 20 章串行外设接口（SPI）寄存器 20-2： SPIXCON：SPIx 控制寄存器高字节： U-0 － bit 15 R/W-0 FRMEN R/W-0 SPIFSD U-0 － R/W-0 R/W-0 DISSDO MODE16 R/W-0 SMP R/W-0 CKE bit 8 低字节： R/W-0 SSEN bit 7 R/W-0 CKP R/W-0 MSTEN R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 SPRE<2:0> PPRE<1:0> bit 0 bit 15 bit 14 bit 13 bit 12 bit 11 bit 10 bit 9 bit 8 bit 7 bit 6 bit 5 未用：读作 0 FRMEN: 帧 SPI 支持位 1 = 使能帧 SPI 支持 0 = 禁止帧 SPI 支持 SPIFSD：SSx 引脚上的帧同步脉冲方向控制位 1 = 帧同步脉冲输入（从动模式） 0 = 帧同步脉冲输出（主控模式）未用：读作 0 DISSDO：SDOx 引脚禁止位 1 = 模块不使用 SDOx 引脚。该引脚由相关端口寄存器控制。 0 = SDOx 引脚由模块控制 MODE16：字 / 字节通信选择位 1 = 通信为字宽（16 位） 0 = 通信为字节宽（8 位） SMP：SPI 数据输入采样相位位主控模式： 1 = 输入数据在数据输出时间末尾采样 0 = 输入数据在数据输出时间中间采样从动模式：当 SPI 在从动模式下使用时，必须将 SMP 清零。 CKE：SPI 时钟沿选择位 1 = 串行输出数据在有效时钟状态转变为空闲时钟状态时变化（参见 bit 6） 0 = 串行输出数据在空闲时钟状态转变为有效时钟状态时变化（参见 bit 6）注：在帧 SPI 模式下未使用 CKE 位。在帧 SPI 模式下（FRMEN = 1），用户应将该位编程为 0。 SSEN：从动选择使能（从动模式）位 1 = SS 引脚用于从动模式 0 = 模块不使用 SS 引脚。引脚由端口功能控制。 CKP：时钟极性选择位 1 = 空闲状态时钟信号为高电平；有效状态为低电平 0 = 空闲状态时钟信号为低电平；有效状态为高电平 MSTEN：主控模式使能位 1 = 主控模式 0 = 从动模式 20 接口（ S P ） I 串行外设 © 2005 Microchip Technology Inc. DS70067C_CN 第 20-5 页

dsPIC30F 系列参考手册寄存器 20-2： SPIXCON：SPIx 控制寄存器（续） bit 4-2 bit 1-0 SPRE<2:0>：辅预分频比（主控模式）位（支持设置：1:1、 2:1 到 8:1 全部支持） 111 = 辅预分频比 1:1 110 = 辅预分频比 2:1 …… 000 = 辅预分频比 8:1 PPRE<1:0>：主预分频比（主控模式）位 11 = 主预分频比 1:1 10 = 主预分频比 4:1 01 = 主预分频比 16:1 00 = 主预分频比 64:1 图注： R = 可读位 -n = POR 值 W = 可写位 1 = 置位 U = 未用位，读作 0 0 = 清零 x = 未知 DS70067C_CN 第 20-6 页 © 2005 Microchip Technology Inc.

第 20 章串行外设接口（SPI） 20.3 工作模式以下各节讨论了 SPI 模块灵活的工作模式： • 8 位和 16 位数据发送 / 接收 • 主控模式和从动模式 • 帧 SPI 模式 20.3.1 8 位与 16 位工作模式控制位 MODE16 （SPIxCON<10>）允许模块在 8 位或 16 位模式下通信。除了接收和发送的位数外，两种模式的功能是相同的。此外，在阅读本文时还应注意以下各项： • 当 MODE16 （SPIxCON<10>）位的值变化时，模块会复位。因此，在正常工作过程中不应该改变该位。 • 8 位工作模式下数据是从 SPIxSR 的 bit 7 发送的，而在 16 位工作模式下，则是从 SPIxSR 的 bit 15 发送的。在两种模式下，数据都会移入 SPIxSR 的 bit 0。 • 在 8 位模式下移入 / 移出数据需要 SCKx 引脚上出现 8 个时钟脉冲，而在 16 位模式下则需要 16 个时钟脉冲。 20.3.2 主控模式和从动模式图 20-2： SPI 主 / 从连接处理器 1 [SPI 主机 ] 处理器 2 [SPI 从机 ] SDOx SDIx SDIx SDOx 串行接收缓冲器（SPIxRXB）移位寄存器（SPIxSR）串行接收缓冲器（SPIxRXB）移位寄存器（SPIxSR）最高位最低位最高位最低位串行发送缓冲器（SPIxTXB） SPI 缓冲器（SPIxBUF）串行发送缓冲器（SPIxTXB） SPI 缓冲器（SPIxBUF）串行时钟 SCKx SSx . SCKx SSx （MSTEN（SPIxCON<5> = 1））（SSEN（SPIxCON<7>）= 1 且 MSTEN（SPIxCON<5> = 0）） 20 注 1：在从动模式使用 SSx 引脚是可选的。 2：用户写发送数据和读接收数据都必须通过 SPIxBUF。 SPIxTXB 和 SPIxRXB 寄存器是通过存储器映射到 SPIxBUF 的。接口（ S P ） I 串行外设 © 2005 Microchip Technology Inc. DS70067C_CN 第 20-7 页

dsPIC30F 系列参考手册 20.3.2.1 主控模式遵循以下步骤将 SPI 模块设置为工作在主控模式： 1. 如果使用中断： • 清零相应 IFSn 寄存器中的 SPIxIF 位。 • 置位相应 IECn 寄存器中的 SPIxIE 位。 • 向相应的 IPCn 寄存器设置 SPIxIP 位。 2. 将所需设置写入 SPIxCON 寄存器，同时 MSTEN （SPIxCON<5>） = 1。 3. 将 SPIROV 位（SPIxSTAT<6>）清零。 4. 通过将 SPIEN 位（SPIxSTAT<15>）置位使能 SPI 工作。 5. 将待发送数据写入 SPIxBUF 寄存器。数据一写入 SPIxBUF 寄存器，发送（以及接收）就会立即开始。 PPRE<1:0> 在主控模式下，系统时钟被预分频，然后作为串行时钟使用。预分频基于（SPIxCON<1:0>）和 SPRE<1:0> （SPIxCON<4:2>）位的设置。串行时钟通过 SCKx 引脚输出到从动器件。仅当有待发送数据时才会产生时钟脉冲。如需了解更多信息，请参阅第 20.4 节“SPI 主控模式时钟频率”。 CKP 和 CKE 位确定在哪个时钟沿发送数据。待发送数据和已接收数据都分别向 SPIxBUF 寄存器写入和从该寄存器读取。以下内容描述了主控模式下 SPI 模块的工作原理。 1. 一旦模块被设置为主控工作模式并使能，待发送数据就会写入 SPIxBUF 寄存器。SPITBF （SPIxSTAT<1>）位置位。 2. SPIxTXB 的内容移到移位寄存器 SPIxSR，并且模块将 SPITBF 位清零。 3. 一组 8/16 个时钟脉冲将 8/16 位发送数据从 SPIxSR 移出到 SDOx 引脚，同时将 SDIx 引脚的数据移入 SPIxSR。 4. 当传输结束后，会发生以下事件： • 中断标志位 SPIxIF 置位。通过将中断使能位 SPIxIE 置位可以允许 SPI 中断。 SPIxIF 标志不会被硬件自动清零。 • 另外，当正在进行的发送和接收操作结束后， SPIxSR 的内容会移到 SPIxRXB 寄存器。 • SPIRBF （SPIxSTAT<0>）位由模块置位，表明接收缓冲器满。一旦用户代码读 SPIxBUF 寄存器，硬件就会将 SPIRBF 位清零。 5. 当 SPI 模块需要从 SPIxSR 传输数据到 SPIxRXB 时，如果 SPIRBF 位置位（接收缓冲器满），模块会将 SPIROV （SPIxSTAT<6>）位置位，表明产生了溢出条件。 6. 只要 SPITBF （SPIxSTAT<1>）清零，用户软件就可以在任何时候将待发送数据写入 SPIxBUF。写入可以与 SPIxSR 移出前面写入的数据同时发生，因此可以允许连续发送。注：用户不能直接写 SPIxSR 寄存器。对 SPIxSR 寄存器的所有写入都是通过 SPIxBUF 寄存器进行的。 DS70067C_CN 第 20-8 页 © 2005 Microchip Technology Inc.

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