“双核”示波器的硬件描述与程序设计

下面将介绍SPI的几个特殊寄存器：

（1） SPI的控制寄存器—SPCR（见图6）

SPIE为SPI中断使能，置位后，只要SPSR寄存器的SPIF和SREG寄存器的全局中断使能位置位，就会引发SPI中断。SPE置位将使能SPI，DORD置位时数据的LSB首先发送；否则数据的MSB 首先发送。MSTR置位时选择主机模式，否则为从机。CPOL置位表示空闲时SCK为高电平；否则空闲时SCK为低电平。CPHA决定数据是在SCK的起始沿采样还是在SCK的结束沿采样。通过对SPR1、SPR0进行设计，确定主机的SCK速率。

（2）SPI的状态寄存器—SPSR（见图 7）SPIF为中断标志位，串行发送结束后，SPIF置位。若此时寄存器 SPCR的SPIE和全局中断使能位置位，SPI中断即产生。进入中断例程后 SPIF将自动清零。在发送当中对SPI数据寄存器SPDR写数据将置位WCOL，SPI2X置位后SPI的速度加倍。

（3）SPI的数据寄存器—SPDR（见图8）SPDR数据寄存器为读/写寄存器，用来在寄存器文件SPI移位寄存器之间传输数据。写寄存器将启动数据传输，读寄存器将读取寄存器的接收缓冲器。SPI系统的发送方向只有一个缓冲器，而在接收方向有两个缓冲器。也就是说，在发送数据时一定要等到移位过程全部结束后才能对SPI数据寄存器执行写操作。而在接收数据时，需要在下一个字符移位过程结束之前通过访问SPI数据寄存器读取当前接收到的字符。否则第一个字节将丢失。

本示波器中只用MCU1控制MCU2，所以MCU1只用于发送控制数据，而MCU2只用于接收控制数据，所以将 MCU1配制成SPI主机，将MCU2配制成SPI从机即可。在实际的程序设计中由于MCU1启动SPI通信是在中断服务程序中完成，所以在执行完后相应寄存器会被清零，导致数据错误，所以MCU1并没有使用其中的SPI控制器，而是使用一个子程序模拟SPI通信，解决了控制寄存器被清零的问题。MCU2 则使用了本身的SPI控制器进行数据接收。具体程序见以下程序段 ： MCU1模拟SPI主机程序段spi_out()为SPI发送子程序，带有参数j，即j为要发送的数据，发送数据时先拉低ss，让从机开始接收数据，然后用for()循环将数据按由左至右的顺序（即高位先发送）发送给从机，具体方法是将j与0b10000000相与，屏蔽低7位，是1则将dat拉高，否则置低，然后拉高clk，延时1us再置低clk，模拟时钟信号，再将j左移一位，再与0b10000000相与，然后判断发送……直到8位数据发送完毕，拉高ss告诉从机数据发送完毕进行数据存储。发送数据时约定数据格式，即两个单片机之间的通信协议：每次发送9个字节，前4个字节是测得的频率数据，且高位在前；第5个字节为垂置灵敏度数据；第6个字节为触发控制数据；第7个字节为同步控制数据；第8个字节为水平扫速数据；第9个字节为功能复用键的当前功能标志。从机再接收到数据后按照这样的顺序对数据进行处理，实现相应的功能。spi_out()这个子程序还可以用于其他需要SPI控制的芯片，只需在调用前对I/O口进行定义即可。

（2）MCU2从机SPI程序段
init_spi() 函数是将MCU2配制成SPI从机，每接收一个字节的数据中断一次，中断服务程序中将接收到的数据存入数组，并将数组地址加1，然后判断9个字节是否接收完毕，若没接收完则继续等待接收，接收完后则将数据按约定格式处理显示。大家可以根据自己的需求改变这些格式为其增加新的功能。