基于spi接口多机扩展与通信方法

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1、凰应用技术基于SPI接口的多机扩展和通信方法杨镇首李军(广东工业大学自动化学院)摘要：本文以一主两从的多机系统为例，介绍了一种多个微控制器柔性扩展和可靠通信的方法。基于sPI接口，外加一根地址分配控制线实现了对从机的地址分配，应用软件寻址方式和自定义通信协议实现了主机对从机的数据查询和发送实际应用表明，该方法占用较少的I／O资源、通信速率高且稳定可靠，可推广应用于其他多机系统。关键词：微控制器；sPI接口；多机通信；通信协议SPI接口是全双工同步串行外设接口，采用主从1引言模式架构，支持单主多从模式应用。时钟由主机控

2、制，现代测控领域中，工业电子产品往往不是孤立存在时钟移位脉冲下，数据按位传输，输入输出为全双在的，而是需要能够数据共享，实现多机通信的功能，工通信方式。SPI数据通信时的主一从连接与数据传送因而在大多数电子产品的设计中要考虑多机扩展和方式如图1所示[¨。通信问题。比如在各种采用微处理器的控制系统中，就要求能实现多微处理器的柔性扩展和它们之间的M∞IUO目数据通信。本文以广泛应用于工业实时控制、通信设备、家用电器等各个领域的AVR单片机组成的一主0目M^-■上两从系统为例，介绍一种基于SPI接口的高速可靠的lJ_⋯⋯⋯

3、I一奉0H8C俺’_盎多微处理器扩展和通信方法，包括该方法的实现原理、硬件连接和软件实现。图lSPI数据通信时的主一从机连接与数据传送方式2通信接口的选择由图l可知，SPI数据传输系统是由主机和从机两部分组成；主要是由主、从双方的两个移位寄存器通信接口的选择关系到整个多机扩展的构成和和主机SPI时钟发生器组成，主机为SPI数据传输的通信方案的设计。微控制器的通信方式包括并行通信控制方。由SPI的主机将SS输出线的电平拉低，作和串行通信，其中串行通信方式有SPI通信接口、为同步数据传输的初始化信号，通知从机进入传输状U

4、ART通信接口、I2C通信接口等。在通信接口的选态，然后主机启动时钟发生器产生同步时钟信号择中，通信的可靠性要放在首位。由于并行通信方式SCK，预先存在两个移位寄存器中的数据在SCK的通道间会有互相干扰，当传输出错时，要重新传送数驱动下进行循环移位操作，完成主一从机之间的数据据，而且要求数据同时到达接收端，但往往各通道由交换，传输的数据为8位，按位传输。于布线长度不一等原因难以保证真正的一致性。另外SPI通过一根时钟引线SCK将主机和从机同步，采用并行通信方式占用了较多的I／O资源，不适合于主机的数据由MOSI进入从

5、机，而同时从机的数据由小型系统，所以本文选择了串行通信方式。基于SPIMISO进入主机。因此，它的串行数据交换不需要增通信接口的速度较陕，而且通信协议也较为简单，相加起始位、停止位等用于同步的格式位，直接将要传对来说也比较稳定等优点，本设计就选用SPI接口来送的数据写入到主机的SPI发送数据寄存器，这个写实现多机通信。2011年第2期自动化与信息工程39入过程自动启动主机的发送过程。对于从机，同样在要人工操作来实现，在实际应用中很不方便【2】。SCK的节拍下将出现在引脚MOSI上的数据逐位移本文设计了一种软件编址方式

6、，采用主机自动给到从机的移位寄存器，当接收完一个完整的数据块从机分配地址的方法。在硬件上，只需在SPI通信接后，设置中断标志，通知从机这个数据块已接收完毕，口的基础上增加一根地址分配使能线就能实现，如图同时将移位寄存器接收到的内容复制到从机的SPI接2所示。其实现原理是：收数据寄存器。可以看出，用户编程只需在发送数据主机通过AD线向从机1发出处理地址分配使能时写数据到SPI发送数据寄存器，在接收数据时读SPI信号，与此同时，从机l通过AD线禁止从机2地址接收数据寄存器，其余的移位、同步、置位收发标志分配使能，保证在地

7、址分配期间某一时刻只有一个从等工作都由内置的SPI模块自动完成。机进行地址信息处理。主机通过SPI接口向各从机发出地址分配信息，从机都接收到主机传来的地址信3多机扩展和通信的实现原理息，但此时只有从机1的地址分配是使能的，所以只以一主两从的系统结构、主从都为Atmega128单有从机l对地址分配信息进行处理，通过以下时序对片机为例，介绍多机扩展和通信方案。系统框图如图从机1进行地址分配：2所示，主机分别同两个从机的SPI接口相连，另外①主机向从机发送地址分配起始标识符‘(’，主从机间还增加了地址分配使能线AD。在理论

8、上这告诉从机此时进行地址分配操作，从机1向主机反馈种扩展方法可以实现无数个从机的扩展和通信，笔者确认信息；在实际的应用中扩展到了8个从机。下面就主从机之②主机向从机发送地址，从机l进行地址存储间的通信方法作详细的介绍。并向主机反馈确认信息；③主机向从机发送地址分配结束标识符‘)’，告诉从机已完成地址分配。主机成功对从机1进行地址分配后，主机关闭