Tài liệu Nhom_21_ltn_577

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN   BAO ́   CAO BAI ́ ̀  TÂP ̣   LƠN ́ Lập trình nhúng cơ bản Đê tai: Tìm hi ̀ ̀ ểu giao diện SPI Giảng viên hướng dẫn:  T.S Phạm Văn Hà Sinh viên thực hiên:      Nhóm 21 ̣ Tăng Quang Khaỉ Nguyễn Tuấn Anh Ha Nôi 2014 ̀ ̣ MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH 3 DANH MỤC BẢNG 4 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, các vi xử lý hay vi điều khiển đang được sử dụng rộng rãi trong  nhiều lĩnh vực như: điều khiển, tự động hóa, đo đạc, truyền thông... So với các  phương pháp điều khiển, đo đạc truyền thống (cơ khí, điện tử tương tự... ) thì sử  dụng vi xử lý có các ưu điểm như: nhỏ gọn, ít tốn năng lượng, thời gian đáp ứng  nhanh, có thể lập trình được...  Cùng với đó giao diện SPI ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ngành công  nghiệp cơ điện tử. Nhận thức được tầm quan trọng của giao diện SPI trong việc  ứng dụng vào lập trình vi điều khiển là cơ sở để chúng em chọn đề tài bài tập lớn  “Tìm hiểu giao diện SPI”. Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Phạm Văn Hà cùng với sự cố  gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài đúng thời  gian cho phép. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, cũng như với tầm hiểu biết có hạn  nên chúng em không tránh khỏi sai sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được nhiều  ý kiến đánh giá, góp ý của thầy giáo và các bạn để chúng em có thể hoàn thiện  thêm đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 5 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài Tìm hiểu giao diện SPI 2. Lý do chọn đề tài Ngày nay, khoa học kỹ  thuật phát triển như  vũ bão. Hệ  thống thiết bị  điện tử, mạch điện tử, điện tử kỹ thuật số đã làm thay đổi sâu sắc toàn bộ  hoạt động sản xuất của con người. Kỹ thuật điện tử số đã và đang thay thế  dần các kỹ  thuật tương tự  và còn đóng vai trò then chốt trong cuộc cách   mạng kỹ thuật và công nghệ. Song song với sự phát triển thần kì của cuộc   cách mạng khoa học – công nghệ, kỹ thuật số đã dần dần có mặt trong hầu  hết tất cả  các thiết bị  từ  dân dụng đến thiết bị  công nghiệp đặc biệt là   trong  lĩnh  vực  thông  tin  liên lạc,   phát thanh  truyền  hình,   điều  khiển  tự  động... Nó giải quyết khối lượng công việc lớn, giảm kích thước của các   mạch điện tử  đồng thời chúng có nhiều tính năng và độ  chính xác cao. Có   thể  nói rằng kỹ  thuật số  ra đời là cuộc cách mạng trong ngành kỹ  thuật   điện tử. Thế kỷ 21 chứng kiến sự phát triển với tốc độ chóng mặt của khoa học   công nghệ, nó đóng vai trò then chốt trên tất cả các lĩnh vực của cuộc sống   vì vậy trong mỗi chúng ta, đặc biệt là thế hệ trẻ, sinh viên ngành kỹ thuật  cần phải hiểu rõ và nắm bắt được các kiến thức về công nghệ kỹ thuật số.  Do đó chúng em quyết định chọn đề  tài “Tìm hiểu giao diện SPI” làm đề  bài tập lớn. 3. Mục tiêu nghiên cứu ­ Sinh viên bước đầu tìm hiểu về nghiên cứu khoa học. ­ Hiểu được chuẩn nối tiếp truyền thông. ­ Nắm được kiến thức về chuẩn giao tiếp SPI. ­ Phân tích được ưu, được điểm của giao tiếp SPI. 4. Bố cục đề tài Nội dung chính của đề tài gồm ba chương: 6  Chương I: Giới thiệu giao diện SPI  Chương II: Ứng dụng giao diện SPI trên vi điều khiển AVR  Chương III: Nhận xét về giao diện SPI 7 PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU GIAO DIỆN SPI 1.1. Giới thiệu SPI (Serial Peripheral Interface – Giao diện Ngoại vi N ối ti ếp) là một   chuẩn đồng bộ  nối tiếp để  truyền dữ  liệu  ở  chế  độ  song công toàn phần   (full­duplex), do công ty Motorola thiết kế nhắm đảm bảo sự liên hợp giữa   các vi điều khiền và thiết bị ngoại vi một cách đơn giản. Đây là kiểu truyền thông Master­Slave, trong đó có 1 chip Master điều  phối quá trình truyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master  vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave. SPI cung cấp một giao diện nối tiếp đơn giản giữa vi xử  lý và thiết bị  ngoại vi. Giống với các Bus nối tiếp khác như I2C, CAN hoặc USB. Chuẩn   giao tiếp SPI ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử, đặc  biệt là trong giao tiếp trao đổi dữ liệu với các thiết bị ngoại vi. Giao diện SPI được sử dụng tích hợp trong một số loại thiết bị như: Các bộ chuyển đổi (ADC và DAC) Các loại bộ nhớ (EEPROM và FLASH) Các loại IC thời gian thực Các loại cảm biến (nhiệt độ, áp suất...) Và   một   số   loại   thiết   bị   khác   như:   bộ   trộn   tín   hiệu   analog,   LCD,   Graphic LCD... 1.2. Chuẩn truyền thông SPI 1.2.1. Cấu trúc SPI Giao diện SPI được thực hiện thông qua Bus 4 dây MISO, MOSI, SCK   và SS nên đôi khi SPI còn được gọi là “giao diện 4 dây”. a. MISO – Master Input/ Slave Output 8 Chân MISO dùng để  truyền dữ  liệu ra khỏi SPI khi đặt cấu hình là   Slave và nhận dữ  liệu khi đặt cấu hình là Master. MISO của Master và   các Slaves được nối trực tiếp với nhau. b. MOSI – Master Output/ Slave Input Chân MOSI dùng để  truyền dữ  liệu ra khỏi SPI khi đặt cấu hình là   Master và nhận dữ  liệu khi đặt cấu hình là Slave. MISO của Master và   các Slaves được nối trực tiếp với nhau. c. SCK – Serial Clock Xung giữ  nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền thông đồng  bộ  nên cần một đường giữ  nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ  liệu đến hoặc đi. Sự tồn tại của chân SCK giúp quá trình truyền ít bị lỗi   và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt hiệu quả cao. Xung nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master. d. SS – Slave Select SS là đường chọn Slave cần giao tiếp, trên các chip Slave đường SS   sẽ   ở  mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của  một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ  xảy ra giữa   Master và Slave đó. Chỉ  có một đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể  có nhiều đường  điều khiển trên Master tùy thuộc vào thiết kế của người dùng. 9 Hình 1: Giao diện SPI Có thể mô tả tóm tắt các tín hiệu của giao diện SPI bằng bảng   sau: Tên tín hiệu Chiều Mô tả SCK Master: đầu ra Slave: đầu vào Clock   đồng   bộ   truyền/nhận   dữ  liệu   luôn   được   cung   cấp   bởi  Master Master: đầu ra Slave: đầu vào Tín   hiệu   kết   nối   với   Slave.   Master kích hoạt tín hiệu này nếu  muốn   truyền/nhận   dữ   liệu   với  Slave. SS 10