Arduino 串行外设接口

2018-11-17 19:07 更新

串行外设接口(SPI)总线是用于串行通信的系统,最多可使用四个导体,通常为三个。一个导体用于数据接收,一个导体用于数据发送,一个导体用于同步,另一个导体用于选择与之通信的设备。它是一个全双工连接,这意味着数据是同时发送和接收的。最大波特率高于I2C通信系统中的波特率。

板的SPI引脚

SPI使用以下四条线:

  • SCK - 这是由主机驱动的串行时钟。

  • MOSI - 这是由主机驱动的主输出/从输入。

  • MISO - 这是由主机驱动的主输入/从输出。

  • SS - 这是从机选择线。

使用以下函数,必须包括SPI.h.

  • SPI.begin() - 通过将SCK,MOSI和SS设置为输出来初始化SPI总线,将SCK和MOSI拉低,将SS拉高。

  • SPI.setClockDivider(分频器) - 相对于系统时钟设置SPI时钟分频器。在基于AVR的板上,可用的分频器为2,4,8,16,32,64或128。默认设置为SPI_CLOCK_DIV4,它将SPI时钟设置为系统时钟的四分之一(对于20 MHz的电路板为5 Mhz)。

  • Divider - 它可以是(SPI_CLOCK_DIV2,SPI_CLOCK_DIV4,SPI_CLOCK_DIV8,SPI_CLOCK_DIV16,SPI_CLOCK_DIV32,SPI_CLOCK_DIV64,SPI_CLOCK_DIV128)。

  • SPI.transfer(val) - SPI传输基于同时发送和接收:接收的数据在receivedVal中返回。

  • SPI.beginTransaction(SPISettings(speedMaximum,dataOrder,dataMode)) - speedMaximum是时钟,dataOrder(MSBFIRST或LSBFIRST),dataMode(SPI_MODE0,SPI_MODE1,SPI_MODE2或SPI_MODE3)。

SPI中有四种操作模式,如下所示:

  • 模式0(默认值) - 时钟通常为低电平(CPOL = 0),数据在从低电平到高电平(前沿)(CPHA = 0)的转换时采样。

  • 模式1 - 时钟通常为低电平(CPOL = 0),数据在从高电平到低电平(后沿)(CPHA = 1)的转换时采样。

  • 模式2 - 时钟通常为高电平(CPOL = 1),数据在从高电平到低电平(前沿)(CPHA = 0)的转换时采样。

  • 模式3 - 时钟通常为高电平(CPOL = 1),数据在从低电平到高电平(后沿)(CPHA = 1)的转换时采样。

  • SPI.attachInterrupt(handler) - 当从设备从主设备接收数据时调用的函数。

现在,我们将两个Arduino UNO板连接在一起;一个作为主机,另一个作为从机。

  • (SS):引脚10
  • (MOSI):引脚11
  • (MISO):引脚12
  • (SCK):引脚13

接地是常见的。以下是两个电路板之间的连接的图示:


两个电路板之间的连接

让我们看看SPI作为主机和SPI作为从机的例子。

SPI为主机

例子

#include <SPI.h>

void setup (void) {
   Serial.begin(115200); //set baud rate to 115200 for usart
   digitalWrite(SS, HIGH); // disable Slave Select
   SPI.begin ();
   SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8);//divide the clock by 8
}

void loop (void) {
   char c;
   digitalWrite(SS, LOW); // enable Slave Select
   // send test string
   for (const char * p = "Hello, world!\r" ; c = *p; p++) {
      SPI.transfer (c);
      Serial.print(c);
   }
   digitalWrite(SS, HIGH); // disable Slave Select
   delay(2000);
}

SPI为从机

例子

#include <SPI.h>
char buff [50];
volatile byte indx;
volatile boolean process;

void setup (void) {
   Serial.begin (115200);
   pinMode(MISO, OUTPUT); // have to send on master in so it set as output
   SPCR |= _BV(SPE); // turn on SPI in slave mode
   indx = 0; // buffer empty
   process = false;
   SPI.attachInterrupt(); // turn on interrupt
}
ISR (SPI_STC_vect) // SPI interrupt routine { 
   byte c = SPDR; // read byte from SPI Data Register
   if (indx < sizeof buff) {
      buff [indx++] = c; // save data in the next index in the array buff
      if (c == '\r') //check for the end of the word
      process = true;
   }
}

void loop (void) {
   if (process) {
      process = false; //reset the process
      Serial.println (buff); //print the array on serial monitor
      indx= 0; //reset button to zero
   }
}


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