基于LPC2103的SPI總線技術的應用

圖4為SPI接口與74HC595的連接原理圖。其中Q_A～Q_H分別連接共陽LED數碼管的8個段。在SPI輸出1個字節的數據時，SSEL產生1個低電平，SPI主機串行地發該字節的各個位，各個位都依次被鎖存在74HC595的移位寄存器內，當1個字節的數據傳輸完成后，SSEL由低電平變為高電平，從而使74HC595的移位寄存器的值被鎖存到74HC595的鎖存器并從其Q_A～Q_H引腳輸出；在SPI輸出1個字節數據的同時，74HC595移位寄存器之前的值也通過MISO引腳被SPI主機讀回。

3 軟件設計^[5]
軟件設計包括：進行I/O口初始化，設置SPI引腳連接，啟用LPC2103的SPI 0總線，設置GPIO的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7為SPI 0總線的SCK0、MISO0、MOSI0、SSEL0特殊功能，置74HC595片選端的I/O口為輸出功能。其代碼如下：
PINSEL0=0x00005500; //設置SPI引腳連接
PINSEL1=0x00000000;
IODIR=HC595_CS; //設置片選端I/O口為輸出
3.1 SPI總線操作初始化
圖5為SPI總線操作流程圖。使用LPC2103的SPI總線主模式下實現對74HC595的數據傳輸，用來驅動外圍LED數碼管。設置SPI時鐘，在SPI主模式下，SPCCR寄存器控制SCK的頻率，SPI速率為Fpclk / SPCCR。通過SPCR控制寄存器設置時鐘相位、時鐘極性、主模式控制、字節移動方向及SPI中斷使能等。代碼實現如下：

Void MSpiIni(void)
{ SPI_SPCCR = 0x52;//設置SPI時鐘分頻
SPI_SPCR = (03)|//CPHA=0,數據再從SCK的第一時鐘沿采樣
(14)|//CPOL=1,SCK為低有效
(15)|//MSTR=1,SPI處于主模式
(06)|//LSBF=0，SPI數據傳輸MSB(位7)在先
(07);//SPIE=0，SPI中斷被禁止
}
3.2 SPI總線主模式下數據發送過程
首先選擇從機，設置片選。選擇74HC595為從機，置片選端SSEL為低有效。將發送的數據寫入SPDR，發送出去。等待SPIF置位，即數據發送完畢。最后可從SPDR讀取收到的數據。以下為發送函數：
uint8 MSendData(uint8 data)
{ IOCLR=HC595_CS; //片選端，由LPC2103指定的I/O口置位
SPI_SPDR=data;
while(0==(SPI_SPSR0x80)); //等待SPIF置位，即等待數據發送完畢
IOSET=HC595_CS; //片選置高無效，結束發送
return(SPI_SPDR); //返回接收到的數據
}
3.3 控制LED數碼管主函數
主函數使用LPC2103的SPI接口輸出給74HC595，用來控制LED數碼管顯示。DISP_TAB[ ]為LED顯示0-F字模的16進制碼表。MSendData( )實現每一字節數據的發送。
#define HC595_CS 0x00000100 //P0.8口為74HC595的片選
uint8 const DISP_TAB[16]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
int main(void)
{ uint8 rcv_data;
uint8 i;
PINSEL0=0x00005500; //設置SPI引腳連接
PINSEL1=0x00000000;
IODIR=HC595_CS; //設置LPC2103片選I/O口為輸出功能
MSpiIni( ); //初始化SPI接口
while(1)
{ for (i=0;i16;i++)
{rcv_data=MSendData(DISP_TAB[i]); //發送顯示數據
DelayNS(50); //延時
　}
}
return(0);
　}
基于SPI總線的數據通信技術已經廣泛應用在MCU與各種外圍設備的串行通信中。如存儲系統、A/D轉換系統、網絡控制器和多MCU構成的分布式系統。本文給出了74HC595芯片驅動LED數碼管顯示的電路，采用SPI總線技術實現對LED顯示的數據傳輸，方便快捷、準確性高、速度快，滿足了復雜微控制系統對外圍設備控制的要求。