SPI(Serial Peripheral Interfacer 串行外设接口)是摩托罗拉公司推出的一种同步串行通讯接口，用于微处理器臌控制器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准，目前，各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种各样功能的芯片，如RAM，EEPROM，FlashROM，A／D转换器、D／A转换器、LED／LED显示驱动器、I／O接口芯片、实时时钟、UART收发器等等，为用户的外围扩展提供了极其灵活而价廉的选择。由于SPI总线接口只占用微处理器四个I／O口线，采用SPI总线接口可以简化电路没计，节省很多常规电路中的接口器件和I／O口线，提高设计的可靠性。

5 i( Q5 `7 g- N# w5 O4 R5 V现以 AT89C205l单片机模拟SPI总线操作串行EEPROM 93CA6为例，如图1所示，介绍利用单片机的I／O口通过软件模拟SPI总线的实现方法。在这里，仅介绍读命令的时序和应用子程序。
9 g# W  y& }' j( s
4 @2 _8 n+ L. U% c93C46存储器SPI总线的工作原理
' N8 d0 S: o- j- W" }2 i: r4 X
93CA6作为从设备，其SPI接口使用4条I／O口线：串行时钟线(SK)、输出数据线DO、输入数据线DI和高电平有效的从机选择线CS。其数据的传输格式是高位(MSB)在前，低位(LsB)在后。93C46的SPI总线接口读命令时序如图2所示。
1 p  c3 U; G" D) s9 [- E& f
, b0 \, S" p; Y; ?! Z软件模拟SPI接口的实现方法
* }- s& a1 M2 c/ t' `' y
对于不带SPI串行总线接口的AT89C2051单片 机来说，可以使用软件来模拟SPI的操作，图1所示 为AT89C2051单片机与串行EEPROM 93C46的硬件 连接图，其中，P1．0模拟SPI主设备的数据输出端 SDO，P1．2模拟SPI的时钟输出端SCK，P1．3模拟 SPI的从机选择端SCS，P1．1模拟SPI的数据输入 SDI。
. E8 C) _$ u% F( ~" W
2 Z0 y2 C6 C1 M( ~上电复位后首先先将P1．2(SCK)的初始状态设置为0(空闲状态)。

读操作：AT89C2051首先通过P1．0口发送1位起始位(1)，2位操作码(10)，6位被读的数据地址(A5A4A3A2A1A0)，然后通过P1．1口读1位空位(0)，之后再读l6位数据(高位在前)。

写操作：AT89C2051首先通过P1．0口发送1位起始位(1)，2位操作码(01)，6位被写的数据地址(A5A4A3A2A1A0)，之后通过P1．0口发送被写的l6位数据(高位在前)，写操作之前要发送写允许命令，写之后要发送写禁止命令。

写允许操作(WEN))：写操作首先发送1位起始位(1)，2位操作码(00)，6位数据(11XXXX)。              写禁止操作(WDS))：写操作首先发送1位起始位(1)，2位操作码(00)，6位数据(00XXXX)。
下面介绍用C51模拟SPI的子程序。

1. 
   0 P+ m+ |6 S. _, g# I# T8 n
2. 1. //首先定义好I/O口  
   
3. 2. sbit SDO=P1^0；
   ! N1 Z, L5 q( K' y
4. 3. sbit SDI=P1^1；
   
5. 4. sbit SCK=P1^ 2；
   # t  A# H1 v$ ?. G. ~- s( K
6. 5. sbit SCS=P1^3；
   , G+ {% K$ [0 u  H9 I. y. m" T% |
7. 6. sbit ACC_7= ACC^7；
   
8. 7. unsigned int SpiRead(unsigned char add)  
   
9. 8. {  
   
10. 9.     unsigned char i；
    ' X( P# Z. @0 U' J9 M( E" |4 N
11. 10.     unsigned int datal6；
    : X" b- O& D& R, M8 @; s4 G& G; X
12. 11.     add&=0x3f；/*6位地址*/  
    
13. 12.     add |=0x80；/*读操作码l0*/  
    - K8 X1 e( b, ^0 r5 W6 t* i
14. 13.     SDO=1；/*发送1为起始位*/  
    2 g2 O, ]2 P6 m; v3 H
15. 14.     SCK=0；
    
16. 15.     SCK=1；
    
17. 16.     for(i=0；<8；i++)/*发送操作码和地址*/  
    
18. 17.     {  
    6 J5 e5 P+ V. C3 x5 N' K
19. 18.         if(add&0x80==1)  
    4 g. ]( P7 O' K" n( Q, ?3 G
20. 19.             SDO=1；
    + j$ x0 A! w! o
21. 20.         else   
    
22. 21.             SDO=0；
    $ h2 |# q2 e4 I8 V1 c
23. 22.         SCK=0；/*从设备上升沿接收数据*/  
    
24. 23.         SCK=1；
    , D, \! V; p) p) \
25. 24.         add<<= 1；
    . x# q  t, I% f4 }- w+ n$ C9 M
26. 25.     }  
    & p" B9 @3 E2 F% _
27. 26.     SCK=1；/*从设备时钟线下降沿后发送数据，空读1位数据*/  
    
28. 27.     SCK=0；
    8 D6 f" C( C0 ?8 a
29. 28.     datal6<<= 1;/*读16位数据*/  
    ; z6 @2 M  B8 x9 |4 m3 v
30. 29.     for(i=0；<16；i++)  
    2 B- u  t; Y; h
31. 30.     {  
    ) K! h: p% Z. D5 m3 L! F6 G
32. 31.         SCK= 1；
    - m. W* z) H8 X: u
33. 32.         _nop_()；
    7 m; ]$ |" @& R
34. 33.         if(SDI==1)  
    ) s6 x5 y8 @/ s
35. 34.             datal6|=0x01；
    1 O2 n+ J. U0 Q/ ~3 t, ]: v6 j# @
36. 35.         SCK =0；
    0 l1 k: a0 _1 K9 f7 E! b7 ~2 \
37. 36.         datal6< < =1；
    
38. 37.     }  
    
39. 38.     return datal6；
    
40. 39. }

复制代码

对于不同的串行接口外围芯片，它们的时钟时序是不同的。上述子程序是针对在SCK的上升沿输入(接收)数据和在下降沿输出(发送)数据的器件。这些子程序也适用于在串行时钟)的上升沿输入和下降沿输出的其它各种串行外围接口芯片，只要在程序中改变P1．2(SCK)的输出电平顺序进行相应调整即可。