- 什么是SPI？
- SPI的工作
- Arduino UNO中的SPI引脚
- 在Arduino中使用SPI
- Arduino SPI通信所需的组件
- Arduino SPI通信电路图
- 如何对Arduino进行SPI通信编程：
- Arduino SPI Master编程说明
- Arduino SPI从站编程说明
- SPI如何在Arduino上工作？-测试一下！
单片机使用许多不同的协议与各种传感器和模块进行通信。无线和有线通信有许多不同类型的通信协议，最常用的通信技术是串行通信。串行通信是通过通信通道或总线顺序一次发送一位数据的过程。串行通信有很多类型，例如UART，CAN，USB，I2C和SPI通信。
在本教程中，我们将了解 SPI协议以及如何在Arduino中使用它。我们将使用SPI协议在两个Arduino之间进行通信。在这里，一个Arduino将充当Master，另一个将充当Slave，两个LED和按钮将连接到两个Arduino。为了演示SPI通信，我们将使用SPI串行通信协议通过从设备侧的按钮控制主设备LED，反之亦然。
什么是SPI？
SPI（串行外围接口）是一种串行通信协议。SPI接口是由Motorola在1970年发现的。SPI具有全双工连接，这意味着可以同时发送和接收数据。即主机可以将数据发送到从机，而从机可以同时将数据发送到主机。SPI是同步串行通信，意味着通信需要时钟。
以前在其他微控制器中介绍了SPI通信：
- 与PIC单片机PIC16F877A的SPI通信
- 将3.5英寸触摸屏TFT LCD与Raspberry Pi连接
- 使用SPI引脚对AVR微控制器进行编程
- 将诺基亚5110图形LCD与Arduino接口
SPI的工作
SPI使用四条线进行主/从通信。一个SPI只能有一个主机，也可以有多个从机。主机通常是微控制器，而从机可以是微控制器，传感器，ADC，DAC，LCD等。
下面是具有单从机的SPI主站的框图表示。
SPI具有以下四行MISO，MOSI，SS和CLK
- MISO（主机输入从机输出） -从机线路，用于将数据发送到主机。
- MOSI（主输出从站输入） -用于将数据发送到外围设备的主线。
- SCK（串行时钟） -时钟脉冲，用于同步主机产生的数据传输。
- SS（从选择） –主站可以使用此引脚来启用和禁用特定设备。
具有多个从设备的SPI主设备
要开始主机与从机之间的通信，我们需要将所需设备的从机选择（SS）引脚设置为LOW，以便它可以与主机通信。高时，它将忽略主节点。这使您可以让多个SPI器件共享相同的主MISO，MOSI和CLK线。如上图所示，有四个从机，其中SCLK，MISO，MOSI共同连接到主机，每个从机的SS分别连接到主机的各个SS引脚（SS1，SS2，SS3）。通过将所需的SS引脚设置为低电平，主机可以与该从机通信。
Arduino UNO中的SPI引脚
下图显示了Arduino UNO上的SPI引脚（在红色框中）。
|
SPI线 |
固定在Arduino中 |
|
摩西 |
11或ICSP-4 |
|
味噌 |
12或ICSP-1 |
|
SCK |
13或ICSP-3 |
|
SS |
10 |
在Arduino中使用SPI
在开始为两个Arduino之间的SPI通信进行编程之前。我们需要了解Arduino IDE中使用的Arduino SPI库。
图书馆
1. SPI.begin（）
使用：通过将SCK，MOSI和SS设置为输出，将SCK和MOSI拉低，将SS拉高来初始化SPI总线。
2. SPI.setClockDivider（除法器）
使用：相对于系统时钟设置SPI时钟分频器。可用的分频器为2、4、8、16、32、64或128。
分频器：
- SPI_CLOCK_DIV2
- SPI_CLOCK_DIV4
- SPI_CLOCK_DIV8
- SPI_CLOCK_DIV16
- SPI_CLOCK_DIV32
- SPI_CLOCK_DIV64
- SPI_CLOCK_DIV128
3. SPI.attachInterrupt（处理程序）
使用：当从属设备从主设备接收数据时，将调用此函数。
4. SPI.transfer（val ）
使用：此功能用于同时在主机和从机之间发送和接收数据。
因此，现在让我们开始在Arduino中进行SPI协议的实际演示。在本教程中，我们将使用两个arduino，一个作为主节点，另一个作为从属节点。两个Arduino都分别附有LED和按钮。主LED可以通过使用从Arduino的按钮来控制，而从Arduino的LED可以通过主Arduino的按钮使用arduino中提供的SPI通信协议来控制。
Arduino SPI通信所需的组件
- Arduino UNO（2）
- LED灯（2）
- 按钮（2）
- 电阻10k（2）
- 电阻2.2k（2）
- 面包板
- 连接线
Arduino SPI通信电路图
下面的电路图显示了如何在Arduino UNO上使用SPI，但是您可以按照相同的步骤进行Arduino Mega SPI通信或Arduino nano SPI通信。除了引脚号，几乎所有内容都将保持不变。您必须检查Arduino nano或mega的引脚排列，才能找到Arduino nano SPI引脚和Arduino Mega引脚，完成后，其他所有操作都将相同。
我已经在面包板上构建了上面显示的电路，您可以在下面看到我用于测试的电路设置。
如何对Arduino进行SPI通信编程：
本教程有两个程序，一个用于主Arduino，另一个用于从Arduino。双方的完整计划都在项目结束时给出。
Arduino SPI Master编程说明
1.首先，我们需要包括用于使用SPI通信功能的SPI库。
#包括
2.在无效的setup（）中
- 我们以波特率115200开始进行串行通信。
Serial.begin（115200）;
- 将LED连接到引脚7，将按钮连接到引脚2，然后分别将这些引脚设置为OUTPUT和INPUT。
pinMode（ipbutton，INPUT）; pinMode（LED，输出）;
- 接下来我们开始SPI通信
SPI.begin（）;
- 接下来，我们将Clockdivider设置为SPI通信。在这里，我们设置了分频器8。
SPI.setClockDivider（SPI_CLOCK_DIV8）;
- 然后将SS引脚设置为高电平，因为我们没有开始向从属arduino进行任何传输。
digitalWrite（SS，HIGH）;
3.在void loop（）中：
- 我们读取连接到pin2（主Arduino）的按钮引脚的状态，以将这些值发送到从Arduino。
buttonvalue = digitalRead（ipbutton）;
- 设置逻辑以设置x值（发送至从机）取决于引脚2的输入
if（buttonvalue == HIGH） { x = 1; } else { x = 0; }
- 在发送该值之前，我们需要将从机选择值设为LOW，以开始从主机到从机的传输。
digitalWrite（SS，LOW）;
- 重要的步骤到了，在下面的语句中，我们将存储在 Mastersend 变量中的按钮值发送到从属端arduino，并从从属端接收将存储在 Mastereceive 变量中的值。
Mastereceive = SPI.transfer（Mastersend）;
- 之后，根据 Mastereceive 值，我们将打开或关闭Master Arduino LED。
if（Mastereceive == 1） { digitalWrite（LED，HIGH）; //将引脚7设置为HIGH Serial.println（“ Master LED ON”）; } else { digitalWrite（LED，LOW）; //将引脚7设置为LOW Serial.println（“ Master LED OFF”）; }
注意：我们使用 serial.println（） 在Arduino IDE的Serial Motor中查看结果。最后检查视频。
Arduino SPI从站编程说明
1.首先，我们需要包括用于使用SPI通信功能的SPI库。
#包括
2.在无效的setup（）中
- 我们以波特率115200开始进行串行通信。
Serial.begin（115200）;
- 将LED连接到引脚7，将按钮连接到引脚2，然后分别将这些引脚设置为OUTPUT和INPUT。
pinMode（ipbutton，INPUT）; pinMode（LED，输出）;
- 重要的步骤如下
pinMode（MISO，OUTPUT）;
上面的语句将MISO设置为OUTPUT（必须将数据发送到Master IN）。因此数据是通过Slave Arduino的MISO发送的。
- 现在通过使用SPI控制寄存器以从机模式打开SPI
SPCR-= _BV（SPE）;
- 然后打开中断以进行SPI通信。如果从主机接收到数据，则调用中断例程，并从SPDR（SPI数据寄存器）获取接收到的值
SPI.attachInterrupt（）;
- 来自master的值取自SPDR，并存储在 Slavereceived 变量中。这发生在以下中断例程功能中。
ISR（SPI_STC_vect） {从机 接收= SPDR； 收到=真； }
3.接下来在空循环（）中，根据从设备接收到的值将从设备Arduino LED设置为打开或关闭。
如果（Slavereceived == 1） { digitalWrite（LEDpin，HIGH）; //将引脚7设置为HIGH LED ON Serial.println（“ Slave LED ON”）; } else { digitalWrite（LEDpin，LOW）; //将引脚7设置为LOW LED OFF Serial.println（“ Slave LED OFF”）; }
- 接下来，我们读取Slave Arduino Push按钮的状态，并将值存储在 Slavesend中， 通过将值 赋给 SPDR寄存器将其发送给Arduino Master。
buttonvalue = digitalRead（buttonpin）; 如果（buttonvalue == HIGH）{x = 1; } else {x = 0; } Slavesend = x; SPDR =从机发送；
注意：我们使用 serial.println（） 在Arduino IDE的Serial Motor中查看结果。最后检查视频。
SPI如何在Arduino上工作？-测试一下！
下面是两个Arduino板之间SPI通信的最终设置图。
按下主机侧的按钮时，从机侧的白色LED点亮。
按下从站侧的按钮后，主站侧的红色LED点亮。
您可以查看下面的视频，以查看Arduino SPI通信的演示。如果您有任何疑问，请在我们使用我们的论坛的评论部分中保留。