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。
1 x' |* y1 G+ E: U1 J( K# n  A
% r7 [* h9 Y: O. B5 H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。

93C46存储器SPI总线的工作原理
; X- V. }. S9 V! K! B. d8 p
' [7 R+ Q  a2 g9 B( A! |- I93CA6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。
/ E$ T9 W1 S% K
" D$ {" Y- p1 }软件模拟SPI接口的实现方法

9 N; T3 N% S# i# O1 ~8 _4 P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。

/ o3 s1 v2 [8 y: b3 H, G# J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)。
6 f$ z' u% k" h' O) o+ @- ^
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。
" o- X3 k# C- z* t
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。
9 Y* `5 [! |3 h' C# E: p

1. 
   . n# z& n% L7 Z2 V% D" |5 u
2. 1. //首先定义好I/O口  
   
3. 2. sbit SDO=P1^0；
   2 e- E3 t6 o6 A7 f
4. 3. sbit SDI=P1^1；
   ' W; T2 Q* g1 M
5. 4. sbit SCK=P1^ 2；
   
6. 5. sbit SCS=P1^3；
   
7. 6. sbit ACC_7= ACC^7；
   , f& F. ~6 y; D' R$ B# F
8. 7. unsigned int SpiRead(unsigned char add)  
   
9. 8. {  
   
10. 9.     unsigned char i；
    / N- L- Y" g& s  u) d
11. 10.     unsigned int datal6；
    
12. 11.     add&=0x3f；/*6位地址*/  
    2 v5 l) K$ C7 T6 B) |
13. 12.     add |=0x80；/*读操作码l0*/  
    
14. 13.     SDO=1；/*发送1为起始位*/  
    " N! Y+ [# T6 d, r% c. c' H8 M/ \
15. 14.     SCK=0；
    6 Z' i2 \2 g4 U
16. 15.     SCK=1；
    - ^( T+ C$ `# v& z' w
17. 16.     for(i=0；<8；i++)/*发送操作码和地址*/  
    5 U2 g4 B% o; M, V5 v7 `
18. 17.     {  
    
19. 18.         if(add&0x80==1)  
    
20. 19.             SDO=1；
    
21. 20.         else   
    
22. 21.             SDO=0；
    % k# r1 O8 Z# j* t! j
23. 22.         SCK=0；/*从设备上升沿接收数据*/  
    
24. 23.         SCK=1；
    6 a7 \4 G/ \$ \. P4 T
25. 24.         add<<= 1；
    ) N- M$ G) Y( W0 l7 A
26. 25.     }  
    
27. 26.     SCK=1；/*从设备时钟线下降沿后发送数据，空读1位数据*/  
    3 Y& c" B) {3 Z: N5 A& f
28. 27.     SCK=0；
    
29. 28.     datal6<<= 1;/*读16位数据*/  
    3 A8 w, U2 v6 @" I" X/ x: B8 ^& L
30. 29.     for(i=0；<16；i++)  
    2 L  v: z- q5 ?7 r3 M$ [
31. 30.     {  
    ( z2 S5 s9 t; {" r/ q
32. 31.         SCK= 1；
    
33. 32.         _nop_()；
    
34. 33.         if(SDI==1)  
    5 u) |: g' r9 h2 d* s5 O/ p
35. 34.             datal6|=0x01；
    ' M: g3 @! l0 ^5 r) H0 X' S, R5 ~
36. 35.         SCK =0；
    
37. 36.         datal6< < =1；
    , F! t6 S* {9 e4 V7 `
38. 37.     }  
    
39. 38.     return datal6；
    / H$ F2 t" [5 h* b
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。