基于PIC單片機與串行閃存的SPI接口設計

3 SPI硬件設計

PIC16F877A單片機具有非常完善的SPI接口(RC3／SCK、RC4／SDI、RC5／SDO、RA5／SS)，只有PIC16F877A作為從機時，RA5／SS引腳才作為SPI腳，PIC16F877A為主機時，SS可作為普通I／O使用。通過該接口，可比較容易地實現PIC16F877A與SPI Flash的通信。PIC16F877A與M25P16的硬件接口如圖2所示。其中，SCK、SDI、SDO為MCU的SPI專用引腳，分別與存儲器的對應引腳相連，可選MCU的任意I／O腳作為存儲器的片選信號，圖中選取RC2腳與存儲器的片選S相連，這樣，在SPI通信時只涉及MCU的C口，便于操作。M25P16的HOLD和W直接接高電平，表示不允許在S有效的情況下暫停SPI通信且整個存儲區都沒有寫保護。

圖2中，VDD為+5 V，由于PIC16F877A工作在5 V電壓下，而M25P16的工作電壓范圍為2.7～3.6 V，二者不能直接相連。這里采用電阻分壓的方式，保證輸入M25P16的S、C、D腳的電壓在存儲器能承受且能識別的范圍內，通過在M25P16向PIC16F877A輸入數據的SDO腳加上拉電阻，保證MCU可以識別M25P16輸出的高電壓，從而保證正常的SPI通信。如果MCU工作于3.3 V，則直接將二者的對應引腳相連即可。



4 SPI軟件設計

在硬件連線正確的基礎上，要進行SPI通信，還要對M25P16編寫驅動程序，包括SPI初始化、讀M25P16的數據、向M25P16寫人數據、數據的擦除等，這里使用C語言編程，編譯器選擇PICC，開發環境為MPLAB IDE8.10。

PIC16F877A的SPI通信涉及4個寄存器：控制寄存器SSPCON、狀態寄存器SSPSTAT串行接收／發送緩沖器SSPBUF和移位寄存器SSPSR。其中，SSPCON的8位都是可讀可寫的，用于設置SSP處于主／從模式、時鐘頻率、時鐘極性、SSP使能以及寫沖突檢測；SSPSTAT只有高2位可讀寫，低6位是只讀的。PIC16F877A處于接收模式時，SSPSR和SSPBUF構成2級緩沖的接收器，SSPSR每收到1個完整的字節，就將該字節傳給SSPBUF，并將中斷標志位SSPIF置1，可通過讀SSPBUF得到數據；877A處于發送模式時，寫SSPBUF操作會同時將數據寫入SSPSR，觸發傳輸。下面結合具體的代碼進行詳細闡述。

(1)SPI初始化與讀寫函數


從SendByte和RcvByte函數的代碼中，可以看出數據發送和接收是否完成，都是通過判斷STAT_BF標志位(SSPSTAT寄存器的BF位，STAT_BF是在頭文件pic1687x．h中定義的名稱)來實現的，而數據手冊中關于BF位的描述僅用于接收模式。這是由于PIC16F877A通過SDO發送數據的同時，會通過SDI讀人數據，當1字節發送完成時，剛好接收1字節到SSPBUF，這時SSPBUF滿，BY被置為1，故可通過STAT_BF標志判斷1字節是否發送完成。

(2)連續寫函數

M25P16的PP指令允許1次連續寫入不超過1頁(256字節)的數據。寫人數據之前，首先要發出寫允許命令，然后才能執行數據寫入操作。數據寫入函數參數包括address(32位地址)、block(寫入數據緩沖區指針)、n(一次連續寫入的字節數，n256)。如果address的低8位不全為0，即不是從頁起始處寫，并且需要寫入的數據超出該頁剩余空間，則超出部分被丟棄。代碼如下：