圖4為SPI接口與74HC595的連接原理圖。其中Q_A～Q_H分別連接共陽(yáng)LED數(shù)碼管的8個(gè)段。在SPI輸出1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，SSEL產(chǎn)生1個(gè)低電平，SPI主機(jī)串行地發(fā)該字節(jié)的各個(gè)位，各個(gè)位都依次被鎖存在74HC595的移位寄存器內(nèi)，當(dāng)1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸完成后，SSEL由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而?4HC595的移位寄存器的值被鎖存到74HC595的鎖存器并從其Q_A～Q_H引腳輸出；在SPI輸出1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的同時(shí)，74HC595移位寄存器之前的值也通過(guò)MISO引腳被SPI主機(jī)讀回。

3 軟件設(shè)計(jì)^[5]
軟件設(shè)計(jì)包括：進(jìn)行I/O口初始化，設(shè)置SPI引腳連接，啟用LPC2103的SPI 0總線，設(shè)置GPIO的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7為SPI 0總線的SCK0、MISO0、MOSI0、SSEL0特殊功能，置74HC595片選端的I/O口為輸出功能。其代碼如下：
PINSEL0=0x00005500; //設(shè)置SPI引腳連接
PINSEL1=0x00000000;
IODIR=HC595_CS; //設(shè)置片選端I/O口為輸出
3.1 SPI總線操作初始化
圖5為SPI總線操作流程圖。使用LPC2103的SPI總線主模式下實(shí)現(xiàn)對(duì)74HC595的數(shù)據(jù)傳輸，用來(lái)驅(qū)動(dòng)外圍LED數(shù)碼管。設(shè)置SPI時(shí)鐘，在SPI主模式下，SPCCR寄存器控制SCK的頻率，SPI速率為Fpclk / SPCCR。通過(guò)SPCR控制寄存器設(shè)置時(shí)鐘相位、時(shí)鐘極性、主模式控制、字節(jié)移動(dòng)方向及SPI中斷使能等。代碼實(shí)現(xiàn)如下：

Void MSpiIni(void)
{ SPI_SPCCR = 0x52;//設(shè)置SPI時(shí)鐘分頻
SPI_SPCR = (03)|//CPHA=0,數(shù)據(jù)再?gòu)腟CK的第一時(shí)鐘沿采樣
(14)|//CPOL=1,SCK為低有效
(15)|//MSTR=1,SPI處于主模式
(06)|//LSBF=0，SPI數(shù)據(jù)傳輸MSB(位7)在先
(07);//SPIE=0，SPI中斷被禁止
}
3.2 SPI總線主模式下數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程
首先選擇從機(jī)，設(shè)置片選。選擇74HC595為從機(jī)，置片選端SSEL為低有效。將發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SPDR，發(fā)送出去。等待SPIF置位，即數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。最后可從SPDR讀取收到的數(shù)據(jù)。以下為發(fā)送函數(shù)：
uint8 MSendData(uint8 data)
{ IOCLR=HC595_CS; //片選端，由LPC2103指定的I/O口置位
SPI_SPDR=data;
while(0==(SPI_SPSR0x80)); //等待SPIF置位，即等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢
IOSET=HC595_CS; //片選置高無(wú)效，結(jié)束發(fā)送
return(SPI_SPDR); //返回接收到的數(shù)據(jù)
}
3.3 控制LED數(shù)碼管主函數(shù)
主函數(shù)使用LPC2103的SPI接口輸出給74HC595，用來(lái)控制LED數(shù)碼管顯示。DISP_TAB[ ]為L(zhǎng)ED顯示0-F字模的16進(jìn)制碼表。MSendData( )實(shí)現(xiàn)每一字節(jié)數(shù)據(jù)的發(fā)送。
#define HC595_CS 0x00000100 //P0.8口為74HC595的片選
uint8 const DISP_TAB[16]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
int main(void)
{ uint8 rcv_data;
uint8 i;
PINSEL0=0x00005500; //設(shè)置SPI引腳連接
PINSEL1=0x00000000;
IODIR=HC595_CS; //設(shè)置LPC2103片選I/O口為輸出功能
MSpiIni( ); //初始化SPI接口
while(1)
{ for (i=0;i16;i++)
{rcv_data=MSendData(DISP_TAB[i]); //發(fā)送顯示數(shù)據(jù)
DelayNS(50); //延時(shí)
　}
}
return(0);
　}
基于SPI總線的數(shù)據(jù)通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在MCU與各種外圍設(shè)備的串行通信中。如存儲(chǔ)系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制器和多MCU構(gòu)成的分布式系統(tǒng)。本文給出了74HC595芯片驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示的電路，采用SPI總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED顯示的數(shù)據(jù)傳輸，方便快捷、準(zhǔn)確性高、速度快，滿足了復(fù)雜微控制系統(tǒng)對(duì)外圍設(shè)備控制的要求。