基于avr单片机的spi接口设计与实现

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1、基于AVR单片机的SPI接口设计与实现　　摘要：利用AVR单片机和SPI接口在硬件、软件设计上的便利性，以ATmega128MCU与ADT7516、SI8902模数转换芯片之间的硬件设计和通信过程为基础，实现了电源监控电路中的参数采集和智能控制功能。测试表明SPI接口通信正常，AVR单片机控制稳定，满足对电源输出电路的实时监视和控制要求。同时给出了ATmega128芯片SPI接口的配置过程，以及模数转换芯片的配置过程、通信时序的实现方法。　　关键词：串行外设接口；AVR单片机；模数转换器；数据采集

2、；嵌入式系统　　中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）27-0238-03　　1引言　　SPI（SerialPeripheralInterface，串行外设接口）是由Motorola公司设计的一种串行接口，具有电路简单、通信可靠、控制容易、通信速率快等优点，在嵌入式系统中应用广泛，单片机生产商包括Atmel、TI、MICROCHIP、FREESCALE等公司均提供具有SPI接口的单片机（MCU），允许MCU与各种外围接口设备以串行方式通信；同时各接口供应商提供

3、了丰富的SPI外围接口产品，包括：LCD模块，Flash/EEPROM存储器，以及数模/模数转换器等器件。　　下面以Atmel公司的ATmega1289MCU为例，利用其SPI接口对外围温控模数转换器（ADC）ADT7516、隔离模数转换器（ADC）SI8902进行参数配置和数据采集，实现对电源供电的管理，包括对各路电源电压、电流的监视，及各路电源的通断控制功能。　　2硬件电路设计　　2.1ATmega128串行外设接口（SPI）　　ATmega128是Atmel公司推出的一款低功耗、高性能、多功

4、能8位MCU，资源广泛，功能强大；结合多种监测电路，极大增强了嵌入式系统的可靠性；ATmega128提供了一个串行外设接口（SPI），它包括两条数据线：主机输出从机输入（MOSI），主机输入从机输出（MISO）和两条控制线：串行时钟线（SCK），片选控制线（SS）。　　在电源供电管理电路中，ATmega128作为SPI接口的主控制设备，两种ADC芯片完全受ATmega128芯片的控制。　　2.2电路设计　　电源供电管理电路实现直流电流12V、3.3V电压和电流等共16路参数检测，以及隔离28V电源

5、电压和电流参数监测，设计中共采用了4片ADT7516、2片SI8902实现参数的模数转换。电路中，TPS24720（8片）和TPS2490配合ATmega128输出的控制信号用于对相应电源通路的通断控制，FM25H20用于存储电路的状态信息。　　ATmeg128在任意时刻仅能与一个从设备进行通信，对于多个SPI从设备，采用三八译码器74LVC138实现多个从设备的片选使能，电源供电管理电路原理如图1示。9　　通过配置ATmega128三个GPIO管脚（PE4，PE5，PE6），作为74LVC138

6、的A0、A1和A2输入端，三八译码器的输出连接于各个从设备的SS端，ATmega128SPI接口的SS线连接于74LVC138的EN管脚用于使能该器件，对应关系如表1所示　　3软件实现　　软件设计包括ATmega128及从设备的初始化，以及参数采集和数据处理。　　在ATmega128完成了初始化配置后，通过控制SPI接口向ADC发送控制字，完成相应ADC的初始化配置，从而控制ADC对模拟信号进行转换，转换结束后，将转换结果通过SPI接口回读到MCU。MCU对不同路电压、电流值按照预设的范围进行判断

7、，并给出电源通路的通断控制命令。　　3.1ATmega128SPI接口配置　　ATmega128中与SPI接口有关的寄存器有控制寄存器（SPCR）、状态寄存器（SPSR）和数据寄存器（SPDR），这三个寄存器都为8位寄存器，通过对各寄存相应比特位的配置，可以实现对SPI接口的控制。软件设计中采用查询标志位的方式完成SPI通信的编程，使用的软件为AVRStudio4.18，编译环境为WinAVR20100110，ATmega128初始化如下所示。　　//MOSI、SCK、SS对应管脚初始化为输出，默

8、认的MISO为输入　　DDRB

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