单片机 arm 常用的接口总结

1 I2C总线

涉及到I2C的编程主要涉及到两种情况：有专用控制器的arm芯片，无控制器的单片机芯片。有控制器的arm芯片，主要就是依据数据手册，通过设置相应的寄存器（控制寄存器，状态寄存器等）来实现相应的操作；然而对于没有控制器的单片机芯片，只有通过相应的引脚根据I2c协议来予以模拟实现。

首先来谈谈I2c协议。涉及到的信号主要分为三类：开始信号，停止信号，发送数据。既然是协议，就是双方事先约定好的规定，通信双方按照这个标准来进行数据的传输就可以了。保证数据传输的一致性的话，还有在某些时候发送一些附带的检查信息，例如ack信号，非ack信号；

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

基于单片机的模拟I2C的信号，应该严格按照以上的时序进行研究实现。

接下来看看带有I2C的控制器的arms3c2410,s3c2440芯片的i2c的控制。主要包括四个相关的寄存器的设置：通过它们之间的相互配合，实现i2c的数据传输。

IICON：控制寄存器。主要是用于控制是否发出ＡＣＫ信号，设置发送器的时钟，开启Ｉ２ｃ中断，并标示中断是否发生。

　　IISTAT: 状态寄存器。选择I2C的工作模式，发出S信号，P信号，使能接受/发送功能，并标示各种状态，比如总线仲裁是否成功，作为从机时是否被寻址，是否接收到0地址，是否接收到ACK信号。

IICADD：多主机I2C地址寄存器；

IICDS:发送、接受数据移位寄存器；

接下来按照数据手册，根据其主机发送器的工作流程来编写相应的代码。

三个函数就可以实现简单的I2C协议：读取，写入，中断；

编程思路如下：

写函数，读函数，仅仅是启动I2C传输，然后等待，直到数据在中断服务程序中传输完毕后再返回。

2 SPI总线协议的认识（SPI中的极性CPOL和相位CPHA）

【背景】

最近在看关于Silicon Labs的C8051F347的某个驱动中，关于SPI部分初始化的代码，看到其对于SPI的设置为CPOL=1，CPHA=0，对于CPOL及CPHA的含义不了解，想要搞懂，这两个参数到底是什么意思，以及为何要这么设置。所以才去找了SPI的极性和相位的相关资料，整理如下。

【SPI基础知识简介】

设备与设备之间通过某种硬件接口通讯，目前存在很多种接口，SPI接口是其中的一种。

SPI中分Master主设备和Slave从设备，数据发送都是由Master控制。

一个master可以接一个或多个slave。

常见用法是一个Master接一个slave，只需要4根线：

SCLK：Serial Clock，（串行）时钟

MISO：Master In Slave Out，主设备输入，从设备输出

MOSI：Master Out Slave In，主设备输出，从设备输入

SS: Slave Select，选中从设备，片选

【SPI相关的缩写或说法】

先简单说一下，关于SPI中一些常见的说法：

SPI的极性Polarity和相位Phase，最常见的写法是CPOL和CPHA，不过也有一些其他写法，简单总结如下：

(1) CKPOL (Clock Polarity) = CPOL = POL = Polarity =（时钟）极性；

(2) CKPHA (Clock Phase) = CPHA = PHA = Phase =（时钟）相位；

(3) SCK=SCLK=SPI的时钟；

(4) Edge=边沿，即时钟电平变化的时刻，即上升沿(rising edge)或者下降沿(falling edge)；

对于一个时钟周期内，有两个edge，分别称为：

Leading edge=前一个边沿=第一个边沿，对于开始电压是1，那么就是1变成0的时候，对于开始电压是0，那么就是0变成1的时候；

Trailing edge=后一个边沿=第二个边沿，对于开始电压是1，那么就是0变成1的时候（即在第一次1变成0之后，才可能有后面的0变成1），对于开始电压是0，那么就是1变成0的时候；

本文采用如下用法：

极性=CPOL

相位=CPHA

SCLK=时钟

第一个边沿和第二个边沿

【SPI的相位和极性】

CPOL和CPHA，分别都可以是0或时1，对应的四种组合就是：

结合这个图已经很清楚的认识到，极性和相位主要是控制什么东东了.cpol等于0时，时钟的空闲电平就是0；cpol等于1时，空闲电平就是1；而cpha决定了数据采样的时刻，是第一个边沿的时候，还是第二个边沿的时候。

【如何看懂和记忆CPOL和CPHA】

所以，关于在其他地方介绍的，看似多么复杂难懂难记忆的CPOL和CPHA，其实经过上面解释，就很容易看懂了：

去看时序图，如果起始的始终SCLK的电平是0，那么CPOL=0，如果是1，那么CPOL=1，

然后看数据采样时刻，即时序图数据线上的数据那个矩形区域的中间所对应的位置，对应到上面SCLK时钟的位置，对应着是第一个边沿或是第二个边沿，即CPHA是0或1。（对应的是上升沿还是还是下降沿，要根据对应的CPOL的值，才能确定）。

即：

（1）如何判断CPOL：SCLK的空闲时候的电压，是0还是1，决定了CPOL是0还是1；

（2）如何判断CPHA：而数据采样时刻对应着的SCLK的电平，是第一个边沿还是第二个边沿，对应着CPHA为0还是1。

【软件中如何设置SPI的极性和相位】

SPI分主设备和从设备，两者通过SPI协议通讯。

而设置SPI的模式，是从设备的模式，决定了主设备的模式。

所以要先去搞懂从设备的SPI是何种模式，然后再将主设备的SPI的模式，设置和从设备相同的模式，即可正常通讯。

对于从设备的SPI是什么模式，有两种：

（1）固定的，有SPI从设备硬件决定的

SPI从设备，具体是什么模式，相关的datasheet中会有描述，需要自己去datasheet中找到相关的描述，即：

关于SPI从设备，在空闲的时候，是高电平还是低电平，即决定了CPOL是0还是1；

然后再找到关于设备是在上升沿还是下降沿去采样数据，这样就是，在定了CPOL的值的前提下，对应着可以推算出CPHA是0还是1了。

举例1：

CC2500- Low-Cost Low-Power 2.4 GHz RF Transceiver的datasheet中SPI的时序图是：

从图中可以看到，最开始的SCLK和结束时候的SCLK，即空闲时刻的SCLK，是低电平，推导出CPOL=0，然后可以看到数据采样的时候，即数据最中间的那一点，对应的是SCLK的第一个边沿，所以CPHA=0（此时对应的是上升沿）。

举例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，数据是在上升沿采样，所以可以断定是CPOL=0，CPHA=0，或者CPOL=1，CPHA=1的模式，但是至于是哪种模式。

按理来说，接下来应该再去确定SCLK空闲时候是高电平还是低电平，用以确定CPOL是0还是1，但是datasheet中没有提到这点。

所以，此处，目前不太确定，是两种模式都支持，还是需要额外找证据却确定CPOL是0还是1.

（2）可配置的，由软件自己设定

从设备也是一个SPI控制器，4种模式都支持，此时只要自己设置为某种模式即可。

然后知道了从设备的模式后，再去将SPI主设备的模式，设置为和从设备模式一样，即可。

对于如何配置SPI的CPOL和CPHA的话，不多细说，多数都是直接去写对应的SPI控制器中对应寄存器中的CPOL和CPHA那两位，写0或写1即可。