资源说明: 最近决定复习下AVR单片机,其实也是为了借此复习下几种简单的通信协议,包括串口,SPI,I2C等。本来以为一两个晚上就能搞定的事儿,没想到竟耗费了一周晚上空余的时间。当然主要是这次的要求要提高点,实现SPI的多机通信,不但要发数据还要回传数据。实际中还是遇到了比我想象中要大的多的困难。即使是现在的实现方式也不是很理想。
SPI(Serial Peripheral Interface)是一种高速、全双工、同步的通信总线,常用于微控制器与外围设备之间的数据传输。在AVR单片机中,SPI接口被广泛使用,尤其在实现多机通信时,其灵活性和高效性得以体现。在上述的AVR复习笔记中,作者探讨了如何在AVR系统中实现SPI的多机通信,以及在这个过程中遇到的挑战。
要理解SPI多机通信的基本原理。SPI协议通常包含四个信号线:MISO(Master In, Slave Out)、MOSI(Master Out, Slave In)、SCK(Serial Clock)和SS(Slave Select,也称为CS或Chip Select)。在多机通信中,一个设备作为主机(Master),控制时钟和其他设备的数据交换;其他设备作为从机(Slave),根据主机的指令发送或接收数据。在该实例中,主机需要向两个从机发送不同的数据,并接收它们的响应。
代码中,`spi_init`函数用于初始化SPI接口。根据`flag`参数,设置模式为发送(Master)或接收(Slave)。在Master模式下,`DDR_SPI`配置了MOSI和SCK引脚为输出,而在Slave模式下,配置了MISO为输入。`SPCR`寄存器设置了SPI的工作模式,包括使能SPI、主模式、时钟速率分频等。`spi_trans`函数负责数据的发送和接收,通过轮询`SPIF`标志位等待传输完成。
在实际应用中,作者遇到了问题,比如在多机通信中切换从机时可能出现的总线竞争,这可能导致数据不准确。为了解决这个问题,作者采用了延时(`delay_ms(5)`)和发送无意义的字符(如0)来同步设备和避免竞争。
主程序中,`PORTB`的位操作用于控制从机选择(SS)。例如,`PORTB|=(1<<4)|(1<<1);`这一行表示为主机选择1号从机,而`PORTB&=~(1<<1);`选择2号从机。通过`spi_trans`发送和接收数据,同时利用USART将传输结果输出到串口进行观察和调试。
从机程序则相对简单,主要任务是接收数据并返回相应的响应。在接收到主机的信号后,从机会通过`spi_trans`发送回一个字符,例如在1号从机中,接收到任何数据都会回传'1'。
在Proteus仿真环境中,可以验证上述代码的实际运行效果,帮助调试和确认通信协议的正确性。
实现AVR单片机的SPI多机通信需要深入理解SPI协议的细节,包括信号线的交互、时序控制以及在多设备环境下的数据同步策略。实际应用中,还需要考虑硬件设计、抗干扰措施以及软件上的优化,以确保通信的稳定性和可靠性。
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