4.9 Arduino SPI

串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）是一种高速的、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用4根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局节省空间，提供方便。

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。

（1）MOSI（Master In Slave Out）：主器件数据输出，从器件数据输入。

（2）MISO（Master Out Slave In）：主器件数据输入，从器件数据输出。

（3）SCK（Serial Clock）：时钟信号，由主器件产生，最大为fPCLK/2，从模式频率最大为fCPU/2。

（4）SS：从器件使能信号，由主器件控制，有的IC会标注为CS（Chip Select）。

其中，SS是控制芯片是否被选中的，也就是说，只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

Arduino开发板ICSP接口中包含MOSI、MISO、SCK为SPI接口，如图4-4所示，有的开发板D11、D12、D13管脚默认和SPI接口连接（如UNO PLUS）。

不同的Arduino开发板的SPI引脚如表4-1所示。

注意：MOSI、MISO、SCK的使用必须与ICSP的物理位置一致才有效。

Arduino IDE自带的SPI例程，在Arduino IDE的菜单中选择“文件”＞“示例”＞“SPI”＞“DigitalPotControl”命令，打开工程，如图4-5所示。

这个例程介绍如何使用串行外设接口（SPI）来控制AD5206数字电位器，当需要用电而不是用手来改变电路中的电阻时，数字电位器是有用的。示例应用包括LED调光、音频信号调节和音频生成。在这个例子中，将使用一个6通道的数字电位器来控制6个LED的亮度。

AD5206是一个6通道数字电位器。这就意味着有6个可变电阻（电位器）内置在个人电子控制。有6个内部可变电阻的三引脚芯片，独特的可变电阻引脚标记为Ax，Bx和Wx，即A1、B1和W1。例如，在本教程中，我们将用每个可变电阻作为一个电压分压器，把一个引脚（引脚B）拉高，另一侧引脚（引脚A）拉低，并采取可变电压输出的中心引脚（Wiper）。在这种情况下，该AD5206提供一个最大值10000欧姆的电阻，分为255个等级（255是最大，0最小）。

例程的接线图如图4-6所示。

例程的代码如下：

程序先引入SPI头文件SPI.h。SPI接口包含MOSI、MISO、SCK、CS四根线。其中MOSI、MISO、SCK已经固定引脚。而CS为片选引脚，可随意选择某个引脚作为CS。程序中const int slaveSelectPin=10，定义D10作为片选信号。

程序先引入SPI头文件SPI.h。SPI接口包含MOSI、MISO、SCK、CS四根线。其中MOSI、MISO、SCK已经固定引脚。而CS为片选引脚，可随意选择哪个引脚作为CS。程序中const int slaveSelectPin=10，定义D10作为片选信号。

setup()函数调用SPI.begin()初始化SPI接口。此处为默认设置。若要设置具体参数可使用如下语句初始化SPI：

SPISettings()函数设置SPI传输模式，SPI.beginTransaction()函数根据SPISettings()初始化SPI。

此处设置SPI速率为14MHz，高位先传输，模式0。

传输SPI前先拉低片选管脚，使能SPI设备，语句如下：

使用SPI传输函数，参数val为要发送的字节，函数返回值为接收到的数据，语句如下：

SPI传输结束后释放片选管脚，语句如下：

Arduino开发板也可以通过SPI接口读写存储模块，例如Micro SD卡，读写Micro SD卡模块如图4-7所示。

TF卡模块使用SPI总线连接方式实现与Arduino控制器的通信，稳压芯片输出的3.3V为电平转换芯片、Micro SD卡进行供电，电平转换电路往Micro SD卡方向的信号转换成3.3V，Micro SD卡往控制接口方向的MISO信号也转换成了3.3V，一般AVR单片机系统都可以读取该信号，产品使用自弹式卡座，方便卡的插拔。

注意：Arduino的sd.h库文件目前对2GB及其以下的支持比较好，对2GB以上的支持不好，所以在使用时，建议选用2GB或以下的内存卡。

TF卡模块共引出6个引脚，其中DO、CK、DI是SPI总线接口，“+”为电源正，“-”为电源GND，CS为片选端，实际使用时按照下面的接线图连接即可，使用Arduino IDE自带的例子程序就可以进行测试。

连接示意图如图4-8所示。