Arduino - SPI 通信

串行外设接口（SPI）总线是一种串行通信系统，最多使用四根导线，通常为三根。一根导线用于数据接收，一根用于数据发送，一根用于同步，另一根用于选择与之通信的设备。它是全双工连接，这意味着数据同时发送和接收。最大波特率高于 I2C 通信系统。

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 - 这是主机驱动的主输出/从机输入。

• MISO - 这是主机驱动的主输入/从机输出。

• SS - 这是从机选择线。

使用以下函数。你必须包括 SPI.h.

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

• SPI.setClockDivider(divider) - 设置相对于系统时钟的 SPI 时钟分频器。在基于 AVR 的电路板上，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频率的四分之一（5 Mhz 用于 20 MHz 的电路板）。

• 分频器 - 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）。

我们在 SPI 中有四种操作模式如下 -

• 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）的转换中采样。

• 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）的转换中进行采样。

• 模式 3 - 时钟通常为高（CPOL = 1），数据在从低到高（后沿）（CPHA = 1）的转换中采样。

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

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：第 12 针
• SCK：引脚 13

将两个板子共地。以下是两块板之间连接的图示 -

让我们看一下 SPI 作为 Master 和 SPI 作为 Slave 的例子。

SPI 作为 MASTER

例

#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 作为 SLAVE

例

#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
   }
}