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SPI

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关于

SPI,即Serial Peripheral Interface Bus(串行外设接口),是一种用于芯片通信的同步串行通信接口规范,主要应用于单片机系统中。类似I²C。 这种接口首先由摩托罗拉公司于20世纪80年代中期开发,后发展成了行业规范。它的典型应用有闪存、EEPROM、SD卡与液晶显示器。

SPI设备之间使用全双工模式通信,是一个主机和一个或多个从机的主从模式。主机负责初始化帧,这个数据传输帧可以用于读与写两种操作,片选线路可以从多个从机选择一个来响应主机的请求。

有时SPI接口被称作四线式接口,这是为了与其他不同线制的数据传输接口加以区分。SPI准确来讲应为“同步串行接口”,但是它又与同步串行接口协议(SSI)是完全不同的两种协议。虽然SSI也是一个四线式同步通信协议,但是它使用差分信号,而且仅提供一个单工通信信道。于此相对地,SPI是一个单主机多从机的通信接口。

SPI是一种事实标准,也就是说这种规范没有对应的技术标准。因此各个厂家生产的SPI器件配置不一样,不一定有互操作性。

Arduino API 参考

SPI Referenceopen in new window

SPI Descriptionopen in new window

AirMCU 专用API

AirMCU SPI 库已经过修改,可以在不停止 SPI 接口的情况下管理多个 CS 引脚。

我们为用户提供了 3 种关于 CS 引脚管理的可能性:

  • CS 引脚在传输数据之前由用户代码直接管理(如 Arduino SPI 库)
  • 或者用户将 CS pin 号提供给库 API,库自行管理 CS pin(参见下面的示例)
  • 或者用户使用链接到 SPI 外设的硬件 CS 引脚

SPIClass::SPIClass(uint8_t mosi, uint8_t miso, uint8_t sclk, uint8_t ssel)

构造函数,用于初始化 SPI 外设,参数为 SPI 外设的引脚号。

  • mosi:MOSI 引脚号
  • miso:MISO 引脚号
  • sclk:SCLK 引脚号
  • ssel:CS 引脚号,该引脚必须是硬件 CS 引脚。如果配置该引脚,片选将由 SPI 外设管理。请勿在参数中使用带有 CS 引脚的 API 函数。

void SPIClass::begin(uint8_t _pin)

初始化 SPI 外设。

  • _pin:CS 引脚号,由 SPI 库管理。

void beginTransaction(uint8_t pin, SPISettings settings)

允许使用其他参数配置SPI。这些新参数保存在关联的 CS 引脚上。

  • pin:CS 引脚号,由 SPI 库管理。
  • settings:SPI 设置,包括速率、位顺序和数据模式。

void endTransaction(uint8_t pin)

删除 CS 引脚和关联的 SPI 设置

  • pin:CS 引脚号,由 SPI 库管理。

使用 begin()beginTransaction() 初始化 SPI 实例后,必须调用以下函数。
如果要管理多个设备,可以多次调用 beginTransaction(),并在参数中包含不同的 CS 引脚。
然后,您可以使用不同的 CS 引脚调用以下函数,而无需再次调用 beginTransaction()(直到调用 end()endTransaction())。

如果模式设置为 SPI_CONTINUE,CS 引脚将保持启用状态。使用多个 CS 引脚时要小心。

byte transfer(uint8_t pin, uint8_t _data, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取一个字节

  • pin: CS 引脚,由 SPI 库管理
  • data:要写入的参数
  • mode:(可选)如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位, SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。返回接收到的数据

uint16_t transfer16(uint8_t pin, uint16_t _data, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写/读半字

  • pin: CS 引脚,由 SPI 库管理
  • data:要写入的参数
  • mode:(可选)如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位, SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。返回接收到的数据

void transfer(uint8_t pin, void *_buf, size_t _count, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取几个字节。仅使用一个缓冲区来写入和读取数据

  • pin: CS 引脚,由 SPI 库管理
  • buf:指向要写入的数据的指针
  • count:要写入/读取的数据数量
  • mode:(可选)如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位, SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。

void transfer(byte _pin, void *_bufout, void *_bufin, size_t _count, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取几个字节。一个用于输出数据的缓冲区,一个用于输入数据的缓冲区

  • pin: CS 引脚,由 SPI 库管理
  • bufout:指向要写入的数据的指针
  • bufin:指向要读取的数据的指针
  • count:要写入/读取的数据数量
  • mode:(可选)如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位, SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。

例子

这是使用 CS 引脚管理的示例:

#include <SPI.h>
//            MOSI  MISO  SCLK
SPIClass SPI_3(PC12, PC11, PC10);

void setup() {
  SPI_3.begin(2); //Enables the SPI_3 instance with default settings and attaches the CS pin  
  SPI_3.beginTransaction(1, settings); //Attaches another CS pin and configure the SPI_3 instance with other settings  
  SPI_3.transfer(2, 0x52); //Transfers data to the first device
  SPI_3.transfer(1, 0xA4); //Transfers data to the second device. The SPI_3 instance is configured with the right settings  
  SPI_3.end() //SPI_3 instance is disabled
}

更改默认 SPI 实例引脚

还可以使用下列 API 更改 SPI 实例使用的默认引脚:

  • void setMISO(uint32_t miso)
  • void setMOSI(uint32_t mosi)
  • void setSCLK(uint32_t sclk)
  • void setSSEL(uint32_t ssel)
  • void setMISO(PinName miso)
  • void setMOSI(PinName mosi)
  • void setSCLK(PinName sclk)
  • void setSSEL(PinName ssel)

注意

这些 API 必须在调用 begin() 之前调用。