摘 要：介绍了一种基于SPI总线技术的LPC2103对LED数码管显示实现控制的方法。采用8位74HC595串并转换芯片驱动LED数码管。结合74HC595芯片的特点给出了SPI控制的驱动电路，描述了基于SPI总线主模式的74HC595芯片的数据传输过程，给出了相关应用程序流程图及软件实现。
    关键词： SPI总线；主模式；LPC2103；74HC595

    SPI( Serial Peripheral Interface) 总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口, 允许MCU与各种外围器件以串行方式进行通信、数据交换。SPI可以同时发出和接收串行数据, 它只需4条线就可以完成MCU与各种外围器件的通信。一般使用的4条线为：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL。这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器、复杂的LCD显示驱动器、Flash、RAM、A/D转换器、网络控制器及其他MCU等^[1]。
    本文给出了一种基于SPI总线的LPC2103控制外围LED显示的设计方法。利用74HC595驱动静态共阳LED数码管，使用串转并的方式实现I/O口的扩展。
1 LPC2103中的SPI功能特性
    LPC2103是一个基于支持实时仿真的16/32位ARM7 TDMI-S CPU的微控制器，内部具有2个完全独立的SPI控制器，采用全双工的数据通信方式，最大数据位速率为外设时钟Fpclk的1/8。与SPI总线接口有关的专用寄存器有：(1)SPCR控制寄存器。该寄存器包含一些可编程位来控制SPI总线的功能，而且在数据传输之前进行设定，主要有时钟相位控制、时钟极性控制、主从模式选择、字节传输移动方向及SPI中断使能；(2)SPSR状态寄存器(为只读寄存器)。用于监视SPI功能模块的状态，包括一般性功能和异常情况。主要用途是检测数据传输是否完成，通过判断SPIF位来实现，其他位用于指示异常情况；(3)SPDR数据寄存器。为SPI提供数据的发送和接收，处于主模式时，向该寄存器写入数据，将启动SPI数据传输。串行数据的发送和接收通过内部移位寄存器来实现；(4)SPCCR时钟计数器寄存器。用于设置SPI时钟分频值，SPI处于主模式时，该寄存器用于控制时钟速率，即SPI总线速率，寄存器值为1位SCK时钟所占用的PCLK周期数，并且值为偶数，必须不小于8；(5)SPINT中断标志寄存器。包含了SPI的中断标志位，由数据传输完成及发生模式错误来引发^[2]。
1.1 SPI电气连接
    利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统，如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU相互连接构成多主机系统(分布式系统)、1个主MCU和1个或几个从I/O设备所构成的各种系统等。在大多数应用场合, 可使用1个MCU 作为主机来控制数据，并向1个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。同一时刻只允许有1个主机操作总线。在数据传输过程中，总线上只能有1个主机和1个从机通信。在一次数据传输中，主机总是向从机发送1个字节数据，而从机也总是向主机发送1个字节数据^[3]。图1为SPI在主模式下控制2个SPI从机的硬件连接图。

1.2 SPI数据传输
    在SPI数据传输中，SPCR控制寄存器的CPHA和CPOL位作用非常关键。CPHA为时钟相位控制，该位决定SPI传输时数据和时钟的关系，并控制从机传输的起始和结束，该位为1，时钟前沿数据输出，后沿数据采样；为0，时钟前沿数据采样，后沿数据输出。CPOL为时钟极性控制，为1时，SCK为低电平有效；为0时，SCK为高电平有效^[4]。

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