74HC166与TPIC6A595分析（转）

源：Atmega162串行外设接口SPI

一、Atmega162的SPI接口基本概念与工作原理

SPI接口的全称是"Serial Peripheral Interface",意为串行外围接口。SPI主要使用4个信号:MOSI(master in slave out)、MISO(master out slave in)、SCK(串行时钟)、CS(片选)。其中SCK由主机产生,作为传输的同步时钟,控制所有的数据传输。主机和外设都包含一个串行移位寄存器。主机通过向自己的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输,然后通过MOSI信号线将数据传给外围设备,同时外设将自己移位寄存器中的内容通过MISO信号线返给主机。这样两个移位寄存器中的内容完成交换。也就是说,外设的写操作和读操作是同步完成的。在实际应用中,如果只进行写操作,则主机只需忽略收到的字节即可;如果主机要读外设的数据,必须发送一个自己来引发从机的传输,发送的这个字节可以是任意数据。

二、SN74HC166与TPIC6A595

SN74HC166 是8-BIT 并行加载移位寄存器。A~H为并行输入管脚,SER串行输入管脚,QH为输出管脚,SH/LD管脚用于设置并行加载和移位模式,CLK为同步时钟,控制数据传输。

TPIC6A595是8-BIT移位寄存器。SER IN管脚串行输入数据, SER OUT管脚并行输出数据,  SRCK为串行移位的脉冲, RCK的上升沿将使数据并行输出到DRAIN0~DRAIN7。

在电路中使用了4片74HC166的级联,采集32个IO点,使用3片595控制24个输出端口。电路如下图所示

                                 

74H166数据采集

595数据并行输出

电路中SCK,OEN,IEN分别接Atmega162的SPI接口。

三、SPI接口和外设之间的数据传输

使用Atemga162的SPI接口传输数据,只要往其移位寄存器写入要发送的数据即可。

void SPIMasterTransmit(unsigned char TranData)
{
  SPDR=TranData;                       //数据放入SPI寄存器中
  while(!(SPSR&(1<<7)));               //等待数据传输完毕
}

void SPIMasterTransmit(unsigned char TranData)    
{
  SPDR=TranData;                       //数据放入SPI寄存器中
  while(!(SPSR&(1<<7)));               //等待数据传输完毕
}

使用3片595级联,可以并行输出3个字符的数据。先在3*8个CLK时钟脉冲下将要发送的数据移入595,最后在RCK的上升沿数据将并行充DRAINx口输出。

OEN=0;
for(i=0;i<3;i++)
    SPIMasterTransmit(Data[i]);
OEN=1;

OEN=0;
for(i=0;i<3;i++)
    SPIMasterTransmit(Data[i]);   
OEN=1;

使用4片74HC166级联,将4个字节的数据移位通过SPI发送给Atemga162。

int i;
OEN=0;      //关闭SPI的输出;
IEN=0;      //控制74HC166处于并行加载数据模式
SPIMasterTransmit(0);//产生SPI数据传送的时钟,完成并行数据加载
IEN=1;      //控制74HC166处于移位模式

int i;
OEN=0;      //关闭SPI的输出;
IEN=0;      //控制74HC166处于并行加载数据模式
SPIMasterTransmit(0);//产生SPI数据传送的时钟,完成并行数据加载
IEN=1;      //控制74HC166处于移位模式        

for(i=0;i<4;i++)
{
    SPIMasterTransmit(0);
    IOCELL[i]=SPDR;
}
IEN=0;

for(i=0;i<4;i++)
{
    SPIMasterTransmit(0);
    IOCELL[i]=SPDR;
}
IEN=0;

在最开始介绍了SPI的数据传输CLK需要主机发出,主机需要想移位寄存器写随意的一个数。因为我们只是需要采集输入.所以关闭SPI的输出即OEN = 0;

四、总结

当Atmega162只对外设进行读操作,我们通过写SPI移位寄存器来发出SCK,外设通过该时钟才能将数据交换给SPI移位寄存器。对于数字芯片74HC166和595的操作,以及移位寄存器、锁存器、触发器等基本概念有些模糊,先学习再下篇继续总结。

源：74HC166与TPIC6A595分析

一、功能介绍

在上一篇中介绍了在电路中,我们将采集的外部32个IO点通过74HC166转换成串行,经SPI的MISO线传送给Atmega162;使用TPIC6A595将MOSI串行输出的3个字节数据转换成并行输出。

二、74HC166使用方式介绍

74HC166是8-BIT的并行加载移位寄存器。它的功能表如下图2.1,逻辑图如图2.2所示。

图2.1:   74HC166功能表

图2.2: 74HC166逻辑图

1. 15管脚的输入通过2个反相器控制2个与门的输入,从而实现控制74HC166的并行输入模式或者移位模式。在功能表中可以看出,当SH/!LD置0,在CLK的上升沿,并行口a~h的数据将写入D触发器。
2. SER管脚是串行输入口,当15管脚设置成1,74HC166出于移位模式,在CLK的上升沿SER的数据将写入D触发器,原先D触发器中的数据将移入下一个D触发器,最高位D触发器中的数据将输出。在8个时钟脉冲下完成8位D触发器数据的更新。
3. CLK INH用于关闭CLK相当于74HC166的使能控制,CLR用于清除D触发器中的数据。

三、TPIC6A595使用方式介绍

TPIC6A595是一个8-BIT的串行输入,并行输出移位寄存器。其逻辑图如图3.1所示。

图3.1

SER IN为串行输入,在SRCK的上升沿数据移位输入D触发器。移位完成后,RCK上升沿将数据并行输出。G为TPIC6A595并行输出使能。SRCLR将清除D触发器中的数据。

四、总结

74HC166和TPIC6A595的移位时钟信号都接在Atmega162的SPI接口的CLK时钟线上。当SPI发送数据时,就会产生时钟用于和外围设备数据的发送和接收。