Arduino 與 SPI 結合使用 以及SPI 深層理解
本文主要講解兩部份內容，不作任何轉發，僅我的學習記錄:html
一. Arduino 與 SPI 結合使用 ： git
二. SPI 深層理解web
有價值的幾個好的參考：編程
1. 中文版： https://blog.csdn.net/xxxxxx91116/article/details/42620413 這版本適合比較容易理解大概， 細節翻譯仍是要去英文版：https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SPIEEPROM數組
2 .https://www.cnblogs.com/adylee/p/5399742.html 以及 https://blog.csdn.net/weixin_40117614/article/details/84070130（其中：2.2傳輸數據步驟以下 mode彷佛弄混了，mode0與mode2在第一次採樣以前已發送1bit 而mode1和mode3則是正常的發送再採樣，有待考證）架構
一. Arduino 與 SPI 結合使用 ： 函數
1.串行外圍設備接口入門（Introduction to the Serial Peripheral Interface）
2.串行EEPROM簡介
3.麪包板的準備
4.Arduino SPI 編程
spi_transfer函數將要傳出的數據放入數據傳輸寄存器，而後就開始SPI傳輸了哈。能夠經過SPI狀態寄存器（SPSR）的某個位（SPIF）來查看數據傳輸是否結束了。關於位掩碼（bit mask）能夠參考這裏：http://www.arduino.cc/en/Tutorial/。最後返回寫入EEPROM的數據。oop
read_eeprom函數容許咱們從EEPROM中讀入數據，首先設置SLAVESELECT爲低來enable設備。接下來送入一個讀指定，接下來送入要讀的16位地址，最高有效位有限。接下來咱們發送一個假數據到EEPROM中以將數據傳出。最後咱們在讀入一個字節後，再次設置SLAVESELECT線爲高來釋放設備，並返回數據，若是咱們想要一次讀入多個數據，那麼當咱們重複data=spi_transfer(0XFF)時，須要將SLAVESELECT一直設置爲低，這樣來回128次後讀出整個頁的數據：佈局
爲了方便你們CTRL+c、 CTRL+v，下面是整個手冊的源碼：性能
#define DATAOUT 11//MOSI #define DATAIN 12//MISO #define SPICLOCK 13//sck #define SLAVESELECT 10//ss //opcodes #define WREN 6 #define WRDI 4 #define RDSR 5 #define WRSR 1 #define READ 3 #define WRITE 2 byte eeprom_output_data; byte eeprom_input_data=0; byte clr; int address=0; //data buffer char buffer [128]; void fill_buffer() { for (int I=0;I<128;I++) { buffer[I]=I; } } char spi_transfer(volatile char data) { SPDR = data; // Start the transmission while (!(SPSR & (1<<SPIF))) // Wait the end of the transmission { }; return SPDR; // return the received byte } void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(DATAOUT, OUTPUT); pinMode(DATAIN, INPUT); pinMode(SPICLOCK,OUTPUT); pinMode(SLAVESELECT,OUTPUT); digitalWrite(SLAVESELECT,HIGH); //disable device // SPCR = 01010000 //interrupt disabled,spi enabled,msb 1st,master,clk low when idle, //sample on leading edge of clk,system clock/4 rate (fastest) SPCR = (1<<SPE)|(1<<MSTR); clr=SPSR; clr=SPDR; delay(10); //fill buffer with data fill_buffer(); //fill eeprom w/ buffer digitalWrite(SLAVESELECT,LOW); spi_transfer(WREN); //write enable digitalWrite(SLAVESELECT,HIGH); delay(10); digitalWrite(SLAVESELECT,LOW); spi_transfer(WRITE); //write instruction address=0; spi_transfer((char)(address>>8)); //send MSByte address first spi_transfer((char)(address)); //send LSByte address //write 128 bytes for (int I=0;I<128;I++) { spi_transfer(buffer[I]); //write data byte } digitalWrite(SLAVESELECT,HIGH); //release chip //wait for eeprom to finish writing delay(3000); Serial.print('h',BYTE); Serial.print('i',BYTE); Serial.print('\n',BYTE);//debug delay(1000); } byte read_eeprom(int EEPROM_address) { //READ EEPROM int data; digitalWrite(SLAVESELECT,LOW); spi_transfer(READ); //transmit read opcode spi_transfer((char)(EEPROM_address>>8)); //send MSByte address first spi_transfer((char)(EEPROM_address)); //send LSByte address data = spi_transfer(0xFF); //get data byte digitalWrite(SLAVESELECT,HIGH); //release chip, signal end transfer return data; } void loop() { eeprom_output_data = read_eeprom(address); Serial.print(eeprom_output_data,DEC); Serial.print('\n',BYTE); address++; if (address == 128) address = 0; delay(500); //pause for readability }
總結：
1.這裏主要之內存器EEPROM爲主， 並且我的感受這裏的SPI控制進入到Arduino的開發版， 大致的方向對不少Arduino——SPI控制實用，但畢竟只是一個例子，下面一節將講述SPI最底層的東西。
2.若是隻是簡單的讀寫，Arduino 中是有SPI.h頭文件和cpp 也是你們能夠研究的一個方向，如今記憶留心仍是spi.transfer用法。
二. SPI 深層理解
SPI，是英語Serial Peripheral Interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通訊總線，而且在芯片的管腳上只佔用四根線，節約了芯片的管腳，同時爲PCB的佈局上節省空間，提供方便，正是出於這種簡單易用的特性，如今愈來愈多的芯片集成了這種通訊協議。 SPI是一個環形總線結構，由ss(cs)、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
假設主機和從機初始化就緒：而且主機的sbuff=0xaa (10101010)，從機的sbuff=0x55 (01010101)，下面將分步對spi的8個時鐘週期的數據狀況演示一遍(假設上升沿發送數據)。
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這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的0--1表示上升沿、1--0表示降低沿，sdi、 sdo相對於主機而言的。根據以上分析，一個完整的傳送週期是16位，即兩個字節，由於，首先主機要發送命令過去，而後從機根據主機的名準備數據，主機在下一個8位時鐘週期才把數據讀回來。 SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通訊:一條時鐘線SCK，一條數據輸入線MOSI，一條數據輸出線MISO;用於 CPU與各類外圍器件進行全雙工、同步串行通信。
SPI時序圖詳解-SPI接口在模式0下輸出第一位數據的時刻
SPI接口在模式0下輸出第一位數據的時刻
SPI接口有四種不一樣的數據傳輸時序，取決於CPOL和CPHL這兩位的組合。圖1中表現了這四種時序， 時序與CPOL、CPHL的關係也能夠從圖中看出。
CPOL（時鐘極性）和CPHA（時鐘相位）意義
CPOL=0，表示當SCLK=0時處於空閒態，因此有效狀態就是SCLK處於高電平時
CPOL=1，表示當SCLK=1時處於空閒態，因此有效狀態就是SCLK處於低電平時
CPHA=0，表示數據採樣是在第1個邊沿，數據發送在第2個邊沿
CPHA=1，表示數據採樣是在第2個邊沿，數據發送在第1個邊沿
經過CPOL和CPHA來控制咱們主設備的通訊模式
發送和接收設備須要根據實際狀況分析 （發送設備 ≠ 主設備）
Mode0：CPOL=0，CPHA=0
SCLK（0）空閒；
當SCLK由低到高跳變（上升沿），(接收設備)進行數據的讀取；
當SCLK由高到低跳變（降低沿），(發送設備)進行數據的發送；
Mode1：CPOL=0，CPHA=1
SCLK（0）空閒；
當SCLK由高到低跳變（降低沿），(接收設備)進行數據的讀取；
當SCLK由低到高跳變（上升沿），(發送設備)進行數據的發送；
Mode2：CPOL=1，CPHA=0
SCLK（1）空閒；
當SCLK由高到低跳變（降低沿），(接收設備)進行數據的讀取；
當SCLK由低到高跳變（上升沿），(發送設備)進行數據的發送；
Mode3：CPOL=1，CPHA=1
SCLK（1）空閒；
當SCLK由低到高跳變（上升沿），(接收設備)進行數據的讀取；
當SCLK由高到低跳變（降低沿），(發送設備)進行數據的發送；
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CPOL是用來決定SCK時鐘信號空閒時的電平，CPOL＝0，空閒電平爲低電平，CPOL＝1時，
空閒電平爲高電平。CPHA是用來決定採樣時刻的，CPHA=0，在每一個週期的第一個時鐘沿採樣，
CPHA＝1，在每一個週期的第二個時鐘沿採樣。
圖4中，注意看CS和MISO信號。咱們能夠看出，CS信號有效後，從器件馬上輸出了bit1（值爲1）。
一般咱們進行的spi操做都是16位的。圖5記錄了第一個字節和第二個字節間的相互銜接的過程。 第一個字節的最後一位在SCK的上升沿被採樣，隨後的SCK降低沿，從器件就輸出了第二個字節的第一位。
SPI總線協議介紹（接口定義,傳輸時序）
1、技術性能 SPI接口是Motorola 首先提出的全雙工三線同步串行外圍接口，採用主從模式（Master Slave）架構；支持多slave模式應用，通常僅支持單Master。 時鐘由Master控制，在時鐘移位脈衝下，數據按位傳輸，高位在前，低位在後（MSB first）；SPI接口有2根單向數據線，爲全雙工通訊，目前應用中的數據速率可達幾Mbps的水平。
------------------------------------------------------- 2、接口定義 SPI接口共有4根信號線，分別是：設備選擇線、時鐘線、串行輸出數據線、串行輸入數據線。
------------------------------------------------------- 3、內部結構
- 1. 關於arduino與SPI
- 2. 深刻理解SPI機制
- 3. 如何使用MMC / SDC以及SPi
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