單片機 arm 常用的接口總結

1 I2C總線(xiàn)

涉及到I2C的編程主要涉及到兩種情況：有專(zhuān)用控制器的arm芯片，無(wú)控制器的單片機芯片。有控制器的arm芯片，主要就是依據數據手冊，通過(guò)設置相應的寄存器（控制寄存器，狀態(tài)寄存器等）來(lái)實(shí)現相應的操作；然而對于沒(méi)有控制器的單片機芯片，只有通過(guò)相應的引腳根據I2c協(xié)議來(lái)予以模擬實(shí)現。

首先來(lái)談?wù)処2c協(xié)議。涉及到的信號主要分為三類(lèi)：開(kāi)始信號，停止信號，發(fā)送數據。既然是協(xié)議，就是雙方事先約定好的規定，通信雙方按照這個(gè)標準來(lái)進(jìn)行數據的傳輸就可以了。保證數據傳輸的一致性的話(huà)，還有在某些時(shí)候發(fā)送一些附帶的檢查信息，例如ack信號，非ack信號；

開(kāi)始信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開(kāi)始傳送數據。
結束信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。
應答信號：接收數據的IC在接收到8bit數據后，向發(fā)送數據的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數據。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應答信號，CPU接收到應答信號后，根據實(shí)際情況作出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現故障。

基于單片機的模擬I2C的信號，應該嚴格按照以上的時(shí)序進(jìn)行研究實(shí)現。

接下來(lái)看看帶有I2C的控制器的arms3c2410,s3c2440芯片的i2c的控制。主要包括四個(gè)相關(guān)的寄存器的設置：通過(guò)它們之間的相互配合，實(shí)現i2c的數據傳輸。

IICON：控制寄存器。主要是用于控制是否發(fā)出ＡＣＫ信號，設置發(fā)送器的時(shí)鐘，開(kāi)啟Ｉ２ｃ中斷，并標示中斷是否發(fā)生。

　　IISTAT: 狀態(tài)寄存器。選擇I2C的工作模式，發(fā)出S信號，P信號，使能接受/發(fā)送功能，并標示各種狀態(tài)，比如總線(xiàn)仲裁是否成功，作為從機時(shí)是否被尋址，是否接收到0地址，是否接收到ACK信號。

IICADD：多主機I2C地址寄存器；

IICDS:發(fā)送、接受數據移位寄存器；

接下來(lái)按照數據手冊，根據其主機發(fā)送器的工作流程來(lái)編寫(xiě)相應的代碼。

三個(gè)函數就可以實(shí)現簡(jiǎn)單的I2C協(xié)議： 讀取，寫(xiě)入，中斷；

編程思路如下：

寫(xiě)函數，讀函數，僅僅是啟動(dòng)I2C傳輸，然后等待，直到數據在中斷服務(wù)程序中傳輸完畢后再返回。

2 SPI總線(xiàn)協(xié)議的認識（SPI中的極性CPOL和相位CPHA）

【背景】

最近在看關(guān)于Silicon Labs的C8051F347的某個(gè)驅動(dòng)中，關(guān)于SPI部分初始化的代碼，看到其對于SPI的設置為CPOL=1，CPHA=0，對于CPOL及CPHA的含義不了解，想要搞懂，這兩個(gè)參數到底是什么意思，以及為何要這么設置。所以才去找了SPI的極性和相位的相關(guān)資料，整理如下。

【SPI基礎知識簡(jiǎn)介】

設備與設備之間通過(guò)某種硬件接口通訊，目前存在很多種接口，SPI接口是其中的一種。

SPI中分Master主設備和Slave從設備，數據發(fā)送都是由Master控制。

一個(gè)master可以接一個(gè)或多個(gè)slave。

常見(jiàn)用法是一個(gè)Master接一個(gè)slave，只需要4根線(xiàn)：

SCLK：Serial Clock，（串行）時(shí)鐘

MISO：Master In Slave Out，主設備輸入，從設備輸出

MOSI：Master Out Slave In，主設備輸出，從設備輸入

SS: Slave Select，選中從設備，片選

【SPI相關(guān)的縮寫(xiě)或說(shuō)法】

先簡(jiǎn)單說(shuō)一下，關(guān)于SPI中一些常見(jiàn)的說(shuō)法：

SPI的極性Polarity和相位Phase，最常見(jiàn)的寫(xiě)法是CPOL和CPHA，不過(guò)也有一些其他寫(xiě)法，簡(jiǎn)單總結如下：

(1) CKPOL (Clock Polarity) = CPOL = POL = Polarity =（時(shí)鐘）極性；

(2) CKPHA (Clock Phase) = CPHA = PHA = Phase =（時(shí)鐘）相位；

(3) SCK=SCLK=SPI的時(shí)鐘；

(4) Edge=邊沿，即時(shí)鐘電平變化的時(shí)刻，即上升沿(rising edge)或者下降沿(falling edge)；

對于一個(gè)時(shí)鐘周期內，有兩個(gè)edge，分別稱(chēng)為：

Leading edge=前一個(gè)邊沿=第一個(gè)邊沿，對于開(kāi)始電壓是1，那么就是1變成0的時(shí)候，對于開(kāi)始電壓是0，那么就是0變成1的時(shí)候；

Trailing edge=后一個(gè)邊沿=第二個(gè)邊沿，對于開(kāi)始電壓是1，那么就是0變成1的時(shí)候（即在第一次1變成0之后，才可能有后面的0變成1），對于開(kāi)始電壓是0，那么就是1變成0的時(shí)候；

本文采用如下用法：

極性=CPOL

相位=CPHA

SCLK=時(shí)鐘

第一個(gè)邊沿和第二個(gè)邊沿

【SPI的相位和極性】

CPOL和CPHA，分別都可以是0或時(shí)1，對應的四種組合就是：

結合這個(gè)圖已經(jīng)很清楚的認識到，極性和相位主要是控制什么東東了.cpol等于0時(shí)，時(shí)鐘的空閑電平就是0；cpol等于1時(shí)，空閑電平就是1；而cpha決定了數據采樣的時(shí)刻，是第一個(gè)邊沿的時(shí)候，還是第二個(gè)邊沿的時(shí)候。

【如何看懂和記憶CPOL和CPHA】

所以，關(guān)于在其他地方介紹的，看似多么復雜難懂難記憶的CPOL和CPHA，其實(shí)經(jīng)過(guò)上面解釋?zhuān)秃苋菀卓炊耍?/p>

去看時(shí)序圖，如果起始的始終SCLK的電平是0，那么CPOL=0，如果是1，那么CPOL=1，

然后看數據采樣時(shí)刻，即時(shí)序圖數據線(xiàn)上的數據那個(gè)矩形區域的中間所對應的位置，對應到上面SCLK時(shí)鐘的位置，對應著(zhù)是第一個(gè)邊沿或是第二個(gè)邊沿，即CPHA是0或1。（對應的是上升沿還是還是下降沿，要根據對應的CPOL的值，才能確定）。

即：

（1）如何判斷CPOL：SCLK的空閑時(shí)候的電壓，是0還是1，決定了CPOL是0還是1；

（2）如何判斷CPHA：而數據采樣時(shí)刻對應著(zhù)的SCLK的電平，是第一個(gè)邊沿還是第二個(gè)邊沿，對應著(zhù)CPHA為0還是1。

【軟件中如何設置SPI的極性和相位】

SPI分主設備和從設備，兩者通過(guò)SPI協(xié)議通訊。

而設置SPI的模式，是從設備的模式，決定了主設備的模式。

所以要先去搞懂從設備的SPI是何種模式，然后再將主設備的SPI的模式，設置和從設備相同的模式，即可正常通訊。

對于從設備的SPI是什么模式，有兩種：

（1）固定的，有SPI從設備硬件決定的

SPI從設備，具體是什么模式，相關(guān)的datasheet中會(huì )有描述，需要自己去datasheet中找到相關(guān)的描述，即：

關(guān)于SPI從設備，在空閑的時(shí)候，是高電平還是低電平，即決定了CPOL是0還是1；

然后再找到關(guān)于設備是在上升沿還是下降沿去采樣數據，這樣就是，在定了CPOL的值的前提下，對應著(zhù)可以推算出CPHA是0還是1了。

舉例1：

CC2500- Low-Cost Low-Power 2.4 GHz RF Transceiver的datasheet中SPI的時(shí)序圖是：

從圖中可以看到，最開(kāi)始的SCLK和結束時(shí)候的SCLK，即空閑時(shí)刻的SCLK，是低電平，推導出CPOL=0，然后可以看到數據采樣的時(shí)候，即數據最中間的那一點(diǎn)，對應的是SCLK的第一個(gè)邊沿，所以CPHA=0（此時(shí)對應的是上升沿）。

舉例2：

SSD1289- 240 RGB x 320 TFT LCD Controller Driver的datasheet中提到：

“SDI is shifted into 8-bit shift register on every rising edge of SCK in the order of data bit 7, data bit 6 …… data bit 0.”

意思是，數據是在上升沿采樣，所以可以斷定是CPOL=0，CPHA=0，或者CPOL=1，CPHA=1的模式，但是至于是哪種模式。

按理來(lái)說(shuō)，接下來(lái)應該再去確定SCLK空閑時(shí)候是高電平還是低電平，用以確定CPOL是0還是1，但是datasheet中沒(méi)有提到這點(diǎn)。

所以，此處，目前不太確定，是兩種模式都支持，還是需要額外找證據卻確定CPOL是0還是1.

（2）可配置的，由軟件自己設定

從設備也是一個(gè)SPI控制器，4種模式都支持，此時(shí)只要自己設置為某種模式即可。

然后知道了從設備的模式后，再去將SPI主設備的模式，設置為和從設備模式一樣，即可。

對于如何配置SPI的CPOL和CPHA的話(huà)，不多細說(shuō)，多數都是直接去寫(xiě)對應的SPI控制器中對應寄存器中的CPOL和CPHA那兩位，寫(xiě)0或寫(xiě)1即可。