4.9 Arduino SPI

串行外設接口（Serial Peripheral Interface，SPI）是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用4根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局節省空間，提供方便。

SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。

（1）MOSI（Master In Slave Out）：主器件數據輸出，從器件數據輸入。

（2）MISO（Master Out Slave In）：主器件數據輸入，從器件數據輸出。

（3）SCK（Serial Clock）：時鐘信號，由主器件產生，最大為fPCLK/2，從模式頻率最大為fCPU/2。

（4）SS：從器件使能信號，由主器件控制，有的IC會標注為CS（Chip Select）。

其中，SS是控制芯片是否被選中的，也就是說，只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。

Arduino開發板ICSP接口中包含MOSI、MISO、SCK為SPI接口，如圖4-4所示，有的開發板D11、D12、D13管腳默認和SPI接口連接（如UNO PLUS）。

不同的Arduino開發板的SPI引腳如表4-1所示。

注意：MOSI、MISO、SCK的使用必須與ICSP的物理位置一致才有效。

Arduino IDE自帶的SPI例程，在Arduino IDE的菜單中選擇“文件”＞“示例”＞“SPI”＞“DigitalPotControl”命令，打開工程，如圖4-5所示。

這個例程介紹如何使用串行外設接口（SPI）來控制AD5206數字電位器，當需要用電而不是用手來改變電路中的電阻時，數字電位器是有用的。示例應用包括LED調光、音頻信號調節和音頻生成。在這個例子中，將使用一個6通道的數字電位器來控制6個LED的亮度。

AD5206是一個6通道數字電位器。這就意味著有6個可變電阻（電位器）內置在個人電子控制。有6個內部可變電阻的三引腳芯片，獨特的可變電阻引腳標記為Ax，Bx和Wx，即A1、B1和W1。例如，在本教程中，我們將用每個可變電阻作為一個電壓分壓器，把一個引腳（引腳B）拉高，另一側引腳（引腳A）拉低，并采取可變電壓輸出的中心引腳（Wiper）。在這種情況下，該AD5206提供一個最大值10000歐姆的電阻，分為255個等級（255是最大，0最?。?。

例程的接線圖如圖4-6所示。

例程的代碼如下：

程序先引入SPI頭文件SPI.h。SPI接口包含MOSI、MISO、SCK、CS四根線。其中MOSI、MISO、SCK已經固定引腳。而CS為片選引腳，可隨意選擇某個引腳作為CS。程序中const int slaveSelectPin=10，定義D10作為片選信號。

程序先引入SPI頭文件SPI.h。SPI接口包含MOSI、MISO、SCK、CS四根線。其中MOSI、MISO、SCK已經固定引腳。而CS為片選引腳，可隨意選擇哪個引腳作為CS。程序中const int slaveSelectPin=10，定義D10作為片選信號。

setup()函數調用SPI.begin()初始化SPI接口。此處為默認設置。若要設置具體參數可使用如下語句初始化SPI：

SPISettings()函數設置SPI傳輸模式，SPI.beginTransaction()函數根據SPISettings()初始化SPI。

此處設置SPI速率為14MHz，高位先傳輸，模式0。

傳輸SPI前先拉低片選管腳，使能SPI設備，語句如下：

使用SPI傳輸函數，參數val為要發送的字節，函數返回值為接收到的數據，語句如下：

SPI傳輸結束后釋放片選管腳，語句如下：

Arduino開發板也可以通過SPI接口讀寫存儲模塊，例如Micro SD卡，讀寫Micro SD卡模塊如圖4-7所示。

TF卡模塊使用SPI總線連接方式實現與Arduino控制器的通信，穩壓芯片輸出的3.3V為電平轉換芯片、Micro SD卡進行供電，電平轉換電路往Micro SD卡方向的信號轉換成3.3V，Micro SD卡往控制接口方向的MISO信號也轉換成了3.3V，一般AVR單片機系統都可以讀取該信號，產品使用自彈式卡座，方便卡的插拔。

注意：Arduino的sd.h庫文件目前對2GB及其以下的支持比較好，對2GB以上的支持不好，所以在使用時，建議選用2GB或以下的內存卡。

TF卡模塊共引出6個引腳，其中DO、CK、DI是SPI總線接口，“+”為電源正，“-”為電源GND，CS為片選端，實際使用時按照下面的接線圖連接即可，使用Arduino IDE自帶的例子程序就可以進行測試。

連接示意圖如圖4-8所示。