《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 嵌入式技術 > 設計應用 > 基于SPI的MAX7221與MCU連接設計
基于SPI的MAX7221與MCU連接設計
摘要: 在儀器儀表的設計制作中常要用到數碼管顯示,有時數碼管的數量還會很多。如果為每個數碼管都單獨設計驅動電路,一方面對MCU來說是一個不小的負擔,另一方面大幅增加了電路板的面積成本。
Abstract:
Key words :

  0 引 言

  在儀器儀表的設計制作中常要用到數碼管顯示,有時數碼管的數量還會很多。如果為每個數碼管都單獨設計驅動電路,一方面對MCU來說是一個不小的負擔,另一方面大幅增加了電路板的面積成本。集成電路MAX7221單片可以驅動8位數碼管,并且可以進行級聯擴展,對于這個問題是一個較為妥善的解決方案。一般MAX7221與MCU的連接使用兩種方法:一是使用MCU的I/O口直接模擬通信所需要的時序,此法操作較為繁瑣,易出錯;二是使用UART串行口,這種方法的通信速率最高僅為11.52 Kb/s。介紹第三種方法,即MAX7221通過串行外設接口(Serial PeripheralInterface,SPI)與MCU連接,此法具有簡單和易于使用的特點,其通信速率理論上高達10 Mb/s。

  1 SPI原理

  SPI是一種由Motorola公司開發的高速、全雙工、同步串行通信接口。MCU通過它可以方便地連接到存儲器、A/D轉換器、D/A轉換器、實時時鐘日歷、LCD驅動器、傳感器、音頻芯片,甚至另一個MCU。由于SPI的成本低,實用性強,很多新推出的芯片都增加了對它的支持。

  SPI以主從方式工作,這種模式通常有一個主機和一個或多個從機,使用4根信號線:主機輸出/從機輸入(MOSI)、主機輸入/主機輸出(MISO)、串行時鐘SCLK和外設片選(SS)。典型的點對點SPI通信連接如圖1所示。

典型的點對點SPI通信連接

  SPI與UART的一個重要的區別就是它是一個同步通信協議。主機中有一個時鐘發生器,可以在SCLK引腳上產生時鐘信號,所有的數據傳輸都按照這個同步時鐘來進行。主機和從機各有兩個移位寄存器分布在各自MOSI及MISO引腳,具體的傳輸過程就是由這幾個移位寄存器來完成的。以SS低電平有效為例,平時,主機維持SS為高電平,SCLK無信號;進行傳輸時,主機首先將SS引腳拉低作為從機的片選信號,然后在SCLK引腳上產生同步時鐘,需要發送或接收的數據就按照這個時鐘進入相應的移位寄存器。主機的數據從主機的MOSI引腳移出,移入到從機的MISO引腳;從機的數據從從機的MOSI引腳移出,移人到主機的MI-SO引腳;傳輸結束后,主機將SS拉高。有多個從機時,主機的SS信號可以與從機的片選邏輯進行組合,沒有被選中的從機將不會參與SPI傳輸。

  2 器件介紹

  2.1 MAX7221

  MAX7221是一款串行接口的數碼管顯示驅動器,單片最多可驅動8位數碼管。它包含有七段譯碼器、位和段驅動器、多路掃描器、段驅動電流調節器、亮度脈寬調節器及多個特殊功能寄存器。MAX7221不僅可以很方便地與MCU相連接,還可通過級聯進行擴展。它的主要功能特點有:

  (1)10 MHz的串行接口;

  (2)BCD譯碼/非譯碼模式選擇;

  (3)耗電僅150 μA的關斷模式;

  (4)數字和模擬雙重亮度控制;

  (5)SPI,QSPI,Microwire等多種串行接口。

  2.2 MCU

  考慮了實用性、性能價格比等多種因素,實驗MCU選用ATmega128,它是一種基于AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器,最高工作頻率為16 MHz。它采用了先進的指令集,絕大多數指令均為單周期指令,自帶128 KB的FLASH,可以通過SPI,JTAG、引導程序等多種方式多次編程,支持系統編程及調試。ATmega128的SPI接口最高工作頻率為主頻的50%,可達8 MHz(與MAX7221SPI口的速率上限相當)。該接口的工作方式(主/從)、時鐘極性、時鐘沿及工作頻率均可靈活配置。

  3 硬件連接

  圖2所示為4片級聯MAX7221通過SPI與ATmega128連接的電路圖。該系統最多可以驅動32位數碼管。由于數據是單向傳輸,因此將ATmega128配置為主機,MAX7221配置為從機,可以省略從機向主機傳輸數據的線路。在這種級聯連接方式中,所有MAX7221的CS都連接在一起,其片選是通過在要傳輸的數據前增加空操作指令來實現的。

4片級聯MAX7221通過SPI與ATmega128連接的電路圖

  例如,要向第二級的MAX7221傳輸數據,應當在時序到來之后首先傳輸一個空操作指令(0X0000),然后再傳輸數據。要向第三級的MAX7221傳輸數據時,要先傳輸兩個空操作指令,以此類推。值得一提的是,如果要用這種級聯方式設計個數不是8的整數倍的數碼管顯示驅動器,必須要為各個MAX7221分配平均的掃描位數。

  例如,如果需要12位數碼管顯示,那么采用兩級級聯驅動,每個MAX7221驅動6個數碼管;如果需要11位數碼管顯示,那么一級驅動6個,一級驅動5個,但掃描限位仍然都設定為6,只將其中一個空接。這么做是因為MAX7221對8位數碼管的掃描能力是一定的,在相同亮度的等級下需要進行掃描的數碼管個數越多,數碼管看上去就越暗。如果各級MAX7221設定的掃描限位不一致,盡管設定了相同的亮度等級,實際顯示的亮度也會有所差別。

 

  4 軟件設計

  圖3是MAX7221的SPI傳輸時序圖。

MAX7221的SPI傳輸時序圖

  根據MAX7221的SPI時序圖及寄存器地址表,可以編制出相應的ATmega128 SPI子程序。SPI_init()用于初始化ATmega128的SPI口,設定時鐘極性和頻率等參數;SPI_transmit()用于在時序到來時連續傳輸16位數據;MAX7221_transmit()用于總體完成從CS被拉低到數據傳輸結束的全過程,并將級聯情況也考慮了進去。

程序

程序

  需要注意的一點是MAX7221一上電就進入到關斷模式,所驅動的數碼管無任何顯示,必須首先退出該模式進入到正常工作模式。相應的子程序如下:

程序

MAX7221的寄存器地址表

  5 實 驗

  實驗中使用上述級聯系統的軟硬件進行了32位數碼管循環顯示測試,結果正常。此外,還利用AT-mega128自帶的定時器對第一級的MAX7221進行速率測試,流程如圖4所示。一共進行20次測試,最終定時器的平均讀數為1 430 ms。據此可計算出數據傳輸的速率公式該速率未能達到理論上的8 Mb/s,其原因是進入和退出函數、循環以及對SS的拉低和置高都耗費了MCU的有效時間。可以推斷,提高在MCU的頻率時MAX7221的SPI傳輸速率還可進一步提高。

流程圖

  6 結 語

  實驗證明,MAX7221僅需3線即可通過SPI與MCU連接。這種SPI通信法不但通信速率高,還可用于級聯的MAX7221系統,以驅動更多的數碼管。

此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
亚洲一区二区欧美_亚洲丝袜一区_99re亚洲国产精品_日韩亚洲一区二区
亚洲精品无人区| 亚洲一区二区三区色| 亚洲精品一区中文| 国产精品尤物| 欧美日韩精品一区二区三区四区| 午夜精品亚洲| 一本色道久久综合亚洲精品小说 | 国产精品美女久久久久久免费| 久久精品亚洲精品| 亚洲一区三区电影在线观看| 亚洲国产精品一区二区三区| 在线一区二区三区四区五区| 最新日韩在线| 影音先锋中文字幕一区| 国产精品系列在线播放| 欧美日韩国产999| 玖玖综合伊人| 久久精品网址| 亚洲激情图片小说视频| 午夜在线精品偷拍| 一二三四社区欧美黄| 亚洲国产日韩一区| 在线观看福利一区| 国产字幕视频一区二区| 欧美日韩中文在线| 欧美韩日精品| 美女主播精品视频一二三四| 久久久91精品国产一区二区三区| 亚洲一区二区网站| 在线视频精品| 亚洲精品美女| 亚洲人成久久| 亚洲国产mv| 亚洲国产女人aaa毛片在线| 久久精品视频99| 欧美在线免费观看| 香港久久久电影| 午夜日韩激情| 欧美一区二区日韩一区二区| 亚洲永久在线| 亚洲欧美日韩国产成人| 亚洲你懂的在线视频| 亚洲欧美国产va在线影院| 亚洲午夜精品久久| 99精品国产一区二区青青牛奶| 亚洲精品欧美一区二区三区| 91久久精品国产91性色 | 国产女人水真多18毛片18精品视频| 欧美亚州在线观看| 国产精品久久久久久福利一牛影视| 国产精品大片wwwwww| 国产精品www网站| 国产精品v欧美精品v日本精品动漫 | 国产日韩一区在线| 国产午夜精品一区二区三区欧美 | 欧美日本国产视频| 欧美日韩国产一中文字不卡| 欧美日韩综合在线| 国产精品久久一级| 国产偷国产偷亚洲高清97cao| 国产日韩欧美一区在线| 国产一区二区三区网站| 国产精品一区二区三区乱码 | 欧美成人性生活| 欧美人与性动交α欧美精品济南到| 欧美国产另类| 欧美视频二区36p| 国产精品一区=区| 国产亚洲欧洲| 狠狠色2019综合网| 亚洲国产一区二区三区a毛片| 亚洲日韩成人| 亚洲午夜久久久| 欧美一区二区三区免费观看| 亚洲人www| 亚洲宅男天堂在线观看无病毒| 欧美在线亚洲一区| 久久久成人精品| 欧美极品色图| 国产精品美女午夜av| 国产一区二区久久精品| 亚洲国产精品日韩| 亚洲一区二区三区免费在线观看| 小嫩嫩精品导航| 最新日韩在线视频| 亚洲欧美在线x视频| 欧美一区二区三区四区夜夜大片| 久久综合色影院| 欧美三级在线视频| 国产一区二区三区高清在线观看| 亚洲激情视频| 亚洲一区在线免费观看| 亚洲黄一区二区三区| 亚洲图片欧美午夜| 久久裸体视频| 欧美了一区在线观看| 国内精品免费在线观看| 亚洲欧美日韩一区二区| 亚洲在线播放| 欧美日韩国产精品专区 | 亚洲美女尤物影院| 91久久国产综合久久蜜月精品 | 国产精品视频一二三| 99成人精品| 91久久精品日日躁夜夜躁国产| 欧美在线免费| 国产精品二区二区三区| 99pao成人国产永久免费视频| 亚洲激情国产| 久久综合激情| 狠狠狠色丁香婷婷综合久久五月 | 日韩亚洲精品在线| 亚洲精品色婷婷福利天堂| 久久久亚洲精品一区二区三区| 国产精品一区二区三区久久| 亚洲美女视频在线免费观看| 亚洲日本中文字幕区| 蜜臀av国产精品久久久久| 国产在线拍偷自揄拍精品| 亚洲欧美视频在线观看| 午夜久久电影网| 国产精品国产三级国产aⅴ9色| 亚洲免费观看在线观看| 日韩天天综合| 欧美日韩国产丝袜另类| 亚洲人成小说网站色在线| 亚洲精品综合精品自拍| 欧美福利网址| 亚洲国产欧美一区二区三区久久| 91久久综合| 欧美mv日韩mv国产网站| 亚洲第一狼人社区| 亚洲理论在线观看| 欧美精品免费播放| 日韩一区二区免费看| 亚洲一区二区精品视频| 欧美图区在线视频| 中文亚洲欧美| 午夜精品视频网站| 国产视频自拍一区| 久久精品国产视频| 免费毛片一区二区三区久久久| 在线日韩欧美| 99伊人成综合| 欧美日韩专区在线| 亚洲伦理中文字幕| 亚洲欧美日韩精品久久亚洲区 | 你懂的亚洲视频| 亚洲激情在线| 亚洲午夜久久久| 国产精品视频yy9099| 欧美一区二区三区免费观看| 久久青青草综合| 亚洲国内精品在线| 亚洲免费在线观看| 国产三级精品三级| 亚洲国产综合在线看不卡| 欧美精品国产一区| 中国av一区| 久久精品水蜜桃av综合天堂| 精品成人国产| 9色porny自拍视频一区二区| 欧美午夜片在线观看| 午夜国产欧美理论在线播放 | 欧美另类久久久品| 亚洲一区二区三区四区五区午夜| 欧美在线高清视频| 在线精品国精品国产尤物884a| 99国产精品久久久久老师| 欧美色欧美亚洲另类二区| 亚洲免费伊人电影在线观看av| 久久亚洲影院| 日韩亚洲欧美在线观看| 欧美影院久久久| 亚洲成在人线av| 亚洲一区二区成人| 黑人极品videos精品欧美裸| 日韩视频一区二区三区在线播放免费观看| 欧美性做爰毛片| 亚洲国产精品成人精品| 欧美日韩综合久久| 久久精品官网| 欧美性片在线观看| 亚洲国产黄色片| 国产精品日本| 亚洲精品一区在线观看| 国产精品一区亚洲| 日韩视频精品在线| 国产亚洲欧美另类一区二区三区| 日韩视频免费看| 国产一区二区成人久久免费影院| 一本一本久久| 国产在线不卡视频| 亚洲一区视频在线观看视频| 一区在线观看| 午夜精品一区二区三区四区 | 亚洲激情啪啪| 国产九九精品视频| 99国产麻豆精品| 狠狠色丁香久久婷婷综合_中|