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SPI通信协议
1.SPI通信协议概述
SPI（SerialPeripheralInterface，串行外设接口）是一种同步串行通信接口，由Motorola公司开发。它允许主设备和从设备之间进行全双工通信，通常用于单片机和各种外设（如传感器、存储器、显示屏等）之间的数据交换。SPI通信协议使用四条线进行数据传输：
SCK（SerialClock）：时钟线，由主设备提供。
MISO（MasterInSlaveOut）：从设备输出，主设备输入。
MOSI（MasterOutSlaveIn）：主设备输出，从设备输入。
SS（SlaveSelect）：从设备选择线，由主设备控制，用于选择与之通信的从设备。
SPI通信协议的特点包括：
高速传输：SPI可以实现高速数据传输，通常可以达到几Mbps。
全双工通信：主设备和从设备可以同时进行数据发送和接收。
简单的硬件连接：只需要四条线即可实现通信。
多从设备支持：通过多个从设备选择线（SS）可以连接多个从设备。
2.ArduinoUno上的SPI引脚
在ArduinoUno上，SPI通信使用以下引脚：
SCK：数字引脚13
MISO：数字引脚12
MOSI：数字引脚11
SS：数字引脚10（默认）
这些引脚在使用SPI通信时有特定的功能，不能用于其他用途。如果需要连接多个从设备，可以使用其他数字引脚作为从设备选择线（SS）。
3.SPI库的使用
Arduino提供了SPI库来简化SPI通信的编程。首先，需要在代码中包含SPI库：
#includeSPI.h
3.1初始化SPI通信
在使用SPI通信之前，需要初始化SPI库，并设置时钟线、MOSI线和MISO线的模式。默认情况下，ArduinoUno的SPI通信是主设备模式。
voidsetup(){
//设置SPI为模式0，时钟频率为1MHz
SPI.begin();
SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV16);//设置时钟频率为1MHz
SPI.setDataMode(SPI_MODE0);//设置模式0
SPI.setBitOrder(MSBFIRST);//设置数据传输顺序为MSB先
}
3.2选择从设备
在进行SPI通信时，需要通过从设备选择线（SS）来选择与之通信的从设备。可以使用digitalWrite函数来控制SS引脚：
constintslaveSelectPin=10;//默认的从设备选择引脚
voidsetup(){
pinMode(slaveSelectPin,OUTPUT);
digitalWrite(slaveSelectPin,HIGH);//初始化为高电平
SPI.begin();
}
voidloop(){
//选择从设备
digitalWrite(slaveSelectPin,LOW);
//进行通信
//通信完成后释放从设备
digitalWrite(slaveSelectPin,HIGH);
}
3.3发送和接收数据
SPI库提供了transfer函数来发送和接收数据。这个函数在发送一个字节的同时接收一个字节。
voidloop(){
digitalWrite(slaveSelectPin,LOW);
bytedataToSend=0x55;//要发送的数据
bytereceivedData=SPI.transfer(dataToSend);//发送并接收一个字节
digitalWrite(slaveSelectPin,HIGH);
//处理接收到的数据
Serial.println(receivedData,HEX);
}
4.实例：读取SPI从设备的数据
假设我们有一个SPI从设备（例如一个SPI接口的温度传感器），我们可以通过SPI通信来读取它的数据。以下是一个读取SPI从设备数据的完整示例：
4.1硬件连接
假设从设备的SPI引脚如下：
SCK：连接到ArduinoUno的数字引脚13
MISO：连接到ArduinoUno的数字引脚12
MOSI：连接到ArduinoUno的数字引脚11
SS：连接到ArduinoUno的数字引脚10
4.2代码示例
#includeSPI.h
constintslaveSelectPin=10;//从设备选择引脚
voidsetup(){
Serial.begin(9