摘 要 在对SPI接口协议进行分析的基础上，提出了利用ARM的GPIO口来模拟SPI接口的通用实现方法。根据串行D／A芯片TLV5637的时序特性和操作要求，利用模拟的SPI接口方法，实现了对TLV5637的访问。
关键词 模拟SPI ARM TLV5637

引 言
    SPI(Serial Peripheral Interface)是Motorola公司推出的一种同步串行外围接口。该接口由于协议实现简单，传输速度快等优点，已被广泛应用于EEPROM、 Flash、实时时钟、A／D转换器以及D／A转换器等芯片的读写。本文根据实际工程中的应用需求，用ARM芯片LPC2378的GPIO来模拟SPI接口，以实现对外围SPI接口器件的操作。其中，D／A转换是系统中的一个功能单元，利用GPIO模拟SPI接口的思想和方法，实现对串行D／A芯片 TLV5367的访问，以满足工程要求。

1 SPI串口通信格式
    SPI接口协议要求接口设备按主一从方式进行配置，总线上可以连接多个可作为主机的控制器、具备SPI接口的输入／输出设备，但同一时间内总线上只能允许一个设备充当主机。通常，SPI接口包括4种信号：
    MISO串行数据输入，也称主入从出。
    MOSI 串行数据输出，也称主出从入。
    SCK 串行时钟，由主机提供给从机。
    SS 从机片选信号。
    在时钟SCK的作用下，SPI主机发送寄存器的内容顺序移位输出给SPI从机。同时，SPI从机也将其数据寄存器的内容移位输出给主机。图1为其工作原理示意图。

2 基于ARM的SPI接口模拟
    LPC2378是Philips公司生产的ARM7系列芯片。该芯片是一款支持实时仿真和嵌入式跟踪的16／32位 ARM7TDMI-S微控制器，具有三级流水线指令处理结构。LPC2378具有5个32位的GPIO端口。对GPIO口的控制可以通过操作以下GPIO 寄存器来实现：
    FIODIR 快速GPIO端口方向控制寄存器；
    FIOMASK 快速GPIO端口屏蔽寄存器；
    FIOPIN 快速GPIO端口状态寄存器；
    FIOSET 快速GPIO端口置位寄存器；
    FIOCLR 快速GPIO端口清零寄存器。
    通常，SPI接口的串行时钟SCK按时序可以分为两种：在SCK上升沿采样数据和在SCK的下降沿采样数据。由于SPI接口定义的灵活性，导致了各个厂商生产的具有SPI接口的芯片在工作时序上不一致。为了提高程序的通用性，用条件编译的方法来设置。同时为了增强程序的规整性，作如下设定：P2．0输出 SS从机使能信号；P2．1输出SCK时钟信号；P2．2对应MISO信号；P2．3对应MOSI信号。图2所示为GPIO模拟SPI接口发送一个字符数据的程序流程。发送数据前需将从机使能信号设置为有效，而且一直保持到数据发送完毕。由于是在SCK上升沿数据有效，因此在发送每个数据位前需将SCK设为低电平，然后根据数据最高位来设定MOSI端口的输出电平，最后再将SCK设置为高电平。SPI从机设备便在SCK的上升沿处对MOSI信号线采样，从而读取该数据位电平。在SCK下降沿采样数据，只需将SCK设置高低电平的次序互换即可。