PIC微控制器是微芯片为嵌入式项目提供的强大平台。它的通用性使其能够找到进入许多应用程序的途径，并且仍在不断发展。如果您一直在关注我们的PIC教程，那么您会发现我们已经从基础知识开始涵盖了有关PIC微控制器的大量教程。在同一流程中，我们将继续学习PIC可用的通信协议以及如何使用它们。我们已经用PIC微控制器介绍了I2C。
在庞大的嵌入式应用系统中，没有微控制器可以独自执行所有活动。在某些时候它必须与其他设备进行通信以共享信息，有许多 不同类型的通信协议 可以共享这些信息，但是最常用的是 USART，IIC，SPI和CAN。每个通信协议都有其自身的优点和缺点。现在让我们集中讨论 SPI协议 ，因为这是本教程要学习的内容。
什么是SPI通信协议？
术语SPI代表“串行外围设备接口”。它是一种常见的通信协议，用于在两个微控制器之间发送数据或从传感器向微控制器读取/写入数据。它还用于与SD卡，移位寄存器，显示控制器等进行通信。
SPI协议如何工作？
SPI通信是同步通信，这意味着它在时钟信号的帮助下工作，该时钟信号在交换数据的两个设备之间共享。它也是全双工通信，因为它可以使用单独的总线发送和接收数据。所述SPI通信要求5线来操作。主站和从站之间的简单SPI通信电路如下所示
通信所需的五根电线是SCK（串行时钟），MOSI（主输出从动输入），MISO（主输入从动输出）和SS（从选择）。 SPI通信始终仅在主机和从机之间进行。一个主站可以连接多个从站。主机负责产生时钟脉冲，所有从机均共享该时钟脉冲。同样，所有通信只能由主机启动。
SCK引脚（又名SCL串行时钟）与从机共享主机产生的时钟信号。MOSI引脚（又名SDA –串行数据输出）用于将数据从主机发送到从机。MISO引脚（又名SDI –串行数据输入）用于将数据从从站获取到主机。您也可以按照上图中的箭头标记了解数据/信号的移动。最后，当有多个从模块连接到主模块时，将使用SS引脚（也称为CS –芯片选择）。此输入可用于选择所需的从站。下图显示了一个示例电路，其中多个从器件与主器件连接以进行SPI通信。
I2C和SPI通信之间的区别
我们已经学习了与PIC的I2C通信，因此我们必须熟悉I2C的工作原理以及在哪里可以使用它们，例如I2C可以用于连接RTC模块。但是现在，当我们已经有了I2C时，为什么需要SPI协议。原因是I2C和SPI通信以其自身的方式都是优势，因此是特定于应用程序的。
在某种程度上，可以认为I2C通信比SPI通信具有一些优势，因为I2C使用的引脚数较少，并且当有大量从设备连接到总线时，它非常方便。但是I2C的缺点是它具有用于发送和接收数据的相同总线，因此速度相对较慢。因此，它完全基于应用程序来确定项目的SPI和I2C协议。
使用XC8编译器的PIC16F877A的SPI：
足够的基础知识，现在让我们学习如何使用MPLABX IDE和XC8编译器在PIC16F877A微控制器上使用SPI通信。在我们开始明确本教程仅讨论 使用XC8编译器的PIC16F877a中的SPI之前，该过程对于其他单片机将是相同的，但可能需要稍作更改。还要记住，对于像PIC18F系列这样的高级微控制器，编译器本身可能内置了一些库以使用SPI功能，但是对于PIC16F877A则不存在这样的库，因此让我们自己构建一个。此处说明的库将作为标题文件提供给下载，该文件可在底部下载，可用于PIC16F877A与其他SPI器件进行通信。
在本教程中，我们将编写一个使用SPI通信从SPI总线写入和读取数据的小程序。然后，我们将使用Proteus模拟进行验证。与SPI寄存器相关的所有代码都将在名为PIC16f877a_SPI.h的头文件中进行。这样，我们可以在所有所有需要进行SPI通信的项目中使用此头文件。在主程序中，我们将仅使用头文件中的函数。完整的代码以及头文件可以从此处下载。
SPI头文件说明：
在头文件中，我们必须初始化PIC16F877a的SPI通信。一如既往的最佳起点是PIC16F877A数据手册。控制PIC16F8777a的SPI通信的寄存器是SSPSTAT和SSPCON寄存器。您可以在数据表的第74和75页上找到有关它们的信息。
初始化SPI通信时，必须选择许多参数选项。最常用的选项是将时钟频率设置为Fosc / 4，并在中间进行设置，并且在理想状态下将时钟设置为低。因此，我们还在头文件中使用相同的配置，您可以通过更改相应的位来轻松更改它们。
SPI_Initialize_Master（）
SPI初始化主机功能用于作为主机启动SPI通信。在此功能内，我们将各自的引脚RC5和RC3设置为输出引脚。然后我们配置SSPTAT和SSPCON寄存器以打开SPI通信
无效SPI_Initialize_Master（） { TRISC5 = 0; // SSPSTAT = 0b00000000; // pg 74/234 SSPCON = 0b00100000; //第75/234页 TRISC3 = 0; //设置为从模式输出 }
SPI_Initialize_Slave（）
此功能用于将微控制器设置为在从模式下工作以进行SPI通信。在从模式下，引脚RC5应设置为输出，而引脚RC3应设置为输入。从机和主机的SSPSTAT和SSPCON设置方式相同。
无效SPI_Initialize_Slave（） { TRISC5 = 0; // SDO引脚应声明为输出 SSPSTAT = 0b00000000; // pg 74/234 SSPCON = 0b00100000; //第75/234页 TRISC3 = 1; //设置为进入主模式 }
SPI_Write（字符传入）
SPI写入功能用于将数据写入SPI总线。它通过传入的变量从用户获取信息，然后使用它传递给Buffer寄存器。SSPBUF将在连续的时钟脉冲中清零，并且数据将逐位发送到总线。
无效SPI_Write（字符传入） { SSPBUF =传入; //将用户给定的数据写入缓冲区 }
SPI_Ready2Read（）
SPI就绪读取功能用于检查SPI总线中的数据是否已完全接收以及是否可以读取。SSPSTAT寄存器具有一个称为BF的位，一旦完全接收到数据，该位将置1，因此我们检查是否未设置该位，然后必须等待其被设置为从SPI总线读取任何内容。
无符号SPI_Ready2Read（） { 如果（SSPSTAT&0b00000001） 返回1; 否则 返回0； }
SPI_Read（）
SPI读取用于将数据从SPI总线读取到微控制器中。SPI总线中存在的数据将存储在SSPBUF中，我们必须等待直到完整的数据存储在Buffer中，然后才能将其读入变量。在读取缓冲区之前，我们先检查SSPSTAT寄存器的BF位，以确保数据接收完成。
char SPI_Read（）//读取接收到的数据 { while（！SSPSTATbits.BF）; //保持BF位置1，以确保读取完整的数据 。return（SSPBUF）; //返回读取的数据 }
主程序说明：
上一节中说明的功能将在头文件中，并且可以将其调用到主c文件中。因此，让我们编写一个小程序来检查SPI通信是否正常工作。我们将很少的数据写入SPI总线，并使用变形模拟检查SPI调试器中是否接收到相同的数据。
与往常一样，通过设置配置位开始程序，然后将刚才说明的头文件添加到程序中非常重要，如下所示
#包括
如果您已经从上面下载的zip文件中打开了程序，则默认情况下，头文件将出现在项目文件的头文件目录中。否则，您必须在项目内部手动添加头文件，添加后的项目文件如下所示
在主文件中，我们必须将PIC初始化为SPI通信的主设备，然后在无限while循环中，我们将随机的三个16进制值写入SPI总线，以检查在仿真过程中是否收到相同的值。
void main（） { SPI_Initialize_Master（）; while（1）{ SPI_Write（0X0A）; __delay_ms（100）; SPI_Write（0X0F）; __delay_ms（100）; SPI_Write（0X15）; __delay_ms（100）; } }
注意，程序中使用的随机值是0A，0F和15，它们是十六进制值，因此在仿真过程中我们应该看到相同的值。就是说代码已全部完成，这只是一个示例，但是我们可以使用相同的方法与其他MCU或与其他运行SPI协议的传感器模块进行通信。
使用SPI调试器模拟PIC：
现在我们的程序已经准备好了，我们可以对其进行编译，然后进行仿真。Proteus具有一个很好的便捷功能，称为 SPI调试器 ，可用于监视SPI总线上的数据。因此，我们使用相同的电路并构建如下所示的电路。
由于仿真中只有一个SPI器件，因此我们不使用SS引脚，不使用时应将其接地，如上所示。只需将十六进制文件加载到PIC16F877A单片机中，然后单击播放按钮即可模拟我们的程序。模拟开始后，您将获得一个弹出窗口，其中显示SPI总线中的数据，如下所示
让我们仔细看一下传入的数据，并检查它是否与我们在程序中编写的数据相同。
数据的接收顺序与我们在程序中写入的顺序相同，并且突出显示了相同的内容。您也可以尝试模拟一个程序以使用SPI协议与两个PIC微控制器通信。您必须将一个PIC编程为主机，将另一个PIC作为从机。在头文件中已经给出了所有为此目的所需的头文件。
这只是SPI可以做什么的一瞥，它还可以读取数据并将其写入多个设备。我们将通过与SPI协议兼容的各种模块之间的接口，在即将到来的教程中介绍有关SPI的更多信息。
希望您理解该项目并从中学到一些有用的东西。如果您有任何疑问，请在下面的评论部分中发布它们，或使用论坛获取技术帮助。
完整的主代码已在下面给出；您可以从此处下载包含所有代码的头文件