请教马老师一个SPI问题：从机模式下MISO什么情况下才可以有输出？

letyoufly

最近做一个产品，试验阶段用的Mega32，调试OK了，没什么问题，然后量产准备移植到STC单片机上，用的是STC12L5616AD，自带SPI总线。

但是发现程序无论如何都调试不好，用示波器观察后最终发现了问题出在MISO上。

在AVR上，MCU做SPI从机，将数据放入SPDR后，如果和主机没有连接的话，MISO不会有数据输出，也就是说下面的代码段不会在MISO引脚输出方波：

initSPItoSlave();
while(1)
{
    SPDR = 0;
    delay1ms();
    SPDR = 0xFF;
    delay1ms();
}

但是在STC上，执行同样的代码，会在MISO引脚输出方波，经过和STC的姚工确认，并且查看了STC网站上的Demo程序，里面清楚地写着这样一句话：

“MISO 电平随着 SPDAT 改变”

参考网址 http://www.stcmcu.com/datasheet/stc/STC-NEW-SOURCE-CODE/one_master_one_slave_FOR_5A60AD.C 在倒数第三行。

我想请问马老师：

STC单片机SPI总线的这一行为，是否违背了SPI总线的协议呢？

这个问题困扰了我好多天了，因为我的产品中MISO不仅用作SPI的从机输出，还用作主机和从机的握手信号，接受完一个字节后，从机拉高MISO，从而进入忙状态，然后持续一段时间后拉低，退出忙状态，然后主机才能继续发送数据。但由于这个问题，我很难控制MISO的状态。

如果确实是STC单片机的缺陷的话，那只有换其它的牌子了。

十万火急，请马老师不吝赐教，谢谢！！

zhxzhx

letyoufly

我查了一下SPI协议,STC的处理是对的

   主器件的输出口（MOSI）输出的数据bit0，在时钟的前沿被从器件采样，主器件输出时刻实际上在SCK信号有效以前，比SCK的上升沿还要早半个时钟周期。bit0的输出时刻与SSEL信号没有关系。
  从器件，主器件的输入口MISO同样是在时钟的前沿采样从器件输出的bit0的，从器件是在SSEL信号有效后，立即输出bit0，尽管此时SCK信号还没有起效。这样,数据就可以在SCK到来之前稳定下来.


(原文件名:1111247817.jpg)

另外,SPI 接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照 Motorola 的 SPI 接口定义来设计的。但正因为没有确切的版本协议，不同家产品的 SPI 接口在技术上存在一定的差别

zhxzhx

这个是ISD4004的明确答复,不行你自己模拟一个SPI总线吧.


(原文件名:ISD4004.jpg)

letyoufly

回复【2楼】zhxzhx 一丁
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谢谢您！

不管在哪里发帖求解，都能看到您热心的身影。

我想应该您说的那样，因厂家而异。

昨晚上我用Mega32和STC12C5616又做了次试验，发现：Mega32工作在SPI从机模式下，如果连上双龙USB ISP的话，MISO也会随着SPDR变化而变化，但如果SPI总线什么都不接的话就不会变化。而STC12C5616无论SPI连不连主机，MISO都会随着SPDAT（STC的SPI数据寄存器）变化而变化。

我这次的用法应该是比较特殊的，相当于在SPI协议上增加了一个“握手”信号，所以在有的型号上可以实现，有的型号上实现不了。

谢谢您的解答！

zhxzhx

AVR 的MISO是不是高阻状态,你加个上拉电阻看是不是也有变化,你再试一试吧

machao

回复【楼主位】letyoufly
最近做一个产品，试验阶段用的mega32，调试ok了，没什么问题，然后量产准备移植到stc单片机上，用的是stc12l5616ad，自带spi总线。
但是发现程序无论如何都调试不好，用示波器观察后最终发现了问题出在miso上。
在avr上，mcu做spi从机，将数据放入spdr后，如果和主机没有连接的话，miso不会有数据输出，也就是说下面的代码段不会在miso引脚输出方波：
initspitoslave();
......
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非常好的讨论，我对各种MCU工作在SPI的从机方式没有仔细研究过，只能按常规做分析。

1。作为从机的SPI，将数据写入SPI的数据寄存器后，在MISO上不应该有数据输出，因为此时CLK是没有的（从机的CLK应该是输入方式）
2。如果从机的CLK脚上有输入的CLK信号，此时应该将数据寄存器中数据输出，MISO上才有信号变化。

3。有些SPI（从）器件，处理方式可能有些不同，当数据进入SPI的数据寄存器后，它不管SPI接口的CLK上是否有输入，其MOSI的电平已经是准备串出数据的第1位了。以后如果没有CLK，就保持MOSI不变，有CLK才把后序的7位串出。换句话讲，这个SPI从机就只能2种或1种传输模式了，此时需要主机选择合适的模式配合。

至于STC的从机SPI如何工作我不清楚，你应该将测试代码做点变化，比如：

while(1)
{
    SPDR = 0x55;    //或0xAA
    delay1s();      //1秒比较好，这样容易分析MOSI的电平变化是谁引起的。
}

如果MOSI一直保持高或低，说明数据没有输出，如果MOSI只是在开始有一次变化，后面不变，说明MOSI只是将第1位预置了。

zhxzhx

machao

作为从机的SPI，将数据写入SPI的数据寄存器后，在MISO上不应该有数据输出，因为此时CLK是没有的（从机的CLK应该是输入方式）

  SPI有不同的版本,好象SPI4.2就不要求CLK到来之前MISO上的数据准备(我记得有一个触摸屏的芯片是这个版本的SPI,接起来特别麻烦,要做什么CLK时钟学习训练,我始终没有能可靠地接收数据),其他版本要求CLK到来之前准备好数据,至少提前1/2个CLK周期.

SPI的一个比喻:
  你左手里拿着包.Zi.,我左手里拿着馒头,CLK上升我递给你馒头,下降你递给我包.Zi.,馒头包.Zi.还是要先准备好的,实质上SPI就是在一个脉冲里交换了一下数据.

machao

在我的教程的P427，第1段有解释的。

SPI有4种工作模式，对于模式0和2讲，SS拉低就是第一个数据位移出的信号，因为接下来SCK的上/下沿就是锁存数据了。具体图在P426

letyoufly

回复【6楼】zhxzhx 一丁
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“你左手里拿着包.Zi.,我左手里拿着馒头,CLK上升我递给你馒头,下降你递给我包.Zi.,馒头包.Zi.还是要先准备好的,实质上SPI就是在一个脉冲里交换了一下数据.”

我理解的SPI总线不是这样的，主机和从机要么都在上升沿采样，要么都在下降沿采样，而不是一个在上升沿，一个在下降沿。
另外，数据虽然事先准备好，但并不一定要送到总线上，完全可以先放到数据寄存器中。因为SPI的SCK信号的上升沿和下降沿是有各自的功能的，在我应用的模式下，是下降沿将数据bit送出，上升沿接收方进行采样。所以，对于从机来说，在收到主机的SCK信号下降沿之前，是不应该送出数据的。

我查阅了几个厂家的MCU相关资料，发现果然是参差不齐，其中我认为Holtek的讲的还是非常明确的，其它的都不太明确这一点。

Holtek：

(原文件名:holtek.JPG)

NXP：

(原文件名:nxp.JPG)

STC：

(原文件名:stc_spi.JPG)

Winbond：

(原文件名:winbond.jpg)

machao

不要迷信这些图，因为它们很多对位画的都不准确的。

SPI有4种传输模式，请仔细看我编写的书中解释。主机和从机需要使用同一种模式通信。

有许多SPI接口的从机器件只支持其中的一种。而MCU所支持的一般都是4种，主要是为了适合与不同的从机通信的。

4种模式都是在一个脉冲的前/后各有一个动作：一个如果是打入（锁存），另一个就是串出。

zhxzhx

【8楼】 letyoufly
你理解的不对,
SPI 都是在一个周期内有数据交换的,而且数据在数据在锁存器内也是不行的,因为物理器件的信号也有一个稳定的过程,SCK只是使从设备吧数据锁存不再随MISO的变化而变化而已,并不是说主设备这个时候才出信号,信号必须要在锁存之前稳定,高电平或低电平双方准备数据,上升或下降双方互相锁存数据(看D触发器)

InfiLee

mark

418478935

回复【5楼】machao  
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我觉得应该是在上升沿 两个人同时把手中的东西递过去，在下降沿，又同时用右手接到了对方的东西。