SPI（serial peripherial interface）是串行外设接口的简称，也是一种串行通信技术。它由一个主控制器和一个或多个从设备组成，如图8-14所示。主控器一般采用微控制器，常用的从设备包括液晶显示屏、SD卡等。相对于UART和I2C通信，SPI通信的速度更快。
图8-14 SPI总线示意图
一个SPI设备，通常会有4根连线，包括SCK、MOSI、MISO和CS。
（1）SCK为时钟线，用于通信同步的时钟信号，由主机产生。
（2）MOSI（master out slave in），主机数据输出，从机数据输入。如果设备设定为主机，它就是输出口；如果设备设定为从机，它就是输入口。
（3）MISO（master in slave out），主机数据输入，从机数据输出。如果设备设定为主机，它就是输入口；如果设备设定为从机，它就是输出口。
（4）CS（chip select），从机使能信号，由主机控制。
在SPI总线中主机负责输出时钟信号以及选择通信的从机。时钟信号会通过主机的SCK引脚输出，提供给通信的从机使用。而对于通信从机的选择，则由从机上的CS引脚决定：当从机上的CS引脚为低电平时，该从机被选中；当从机上的CS引脚为高电平时，该从机断开。数据的收／发通过MISO和MOSI进行。
不同型号LaunchPad控制器对应的SPI引脚的位置也有所不同，常见型号的SPI引脚位置如表8-9所示。
表8-9 不同型号的LaunchPad的SPI通信引脚
1）SPI类库成员函数
在大多数情况下LaunchPad都是作为主机使用的，所以Energia的SPI类库没有提供LaunchPad作为从机的API。Energia的SPI类库由SPI.h和SPI.cpp两个文件组成，其中SPI.h是SPI的头文件，SPI.cpp是实现文件。SPI类提供成员函数如下。
（1）begin（）。
功能：初始化SPI通信。调用该函数后，SCK、MOSI和CS引脚被设置为输出模式，且SCK和MOSI引脚被拉低，CS引脚被拉高。
语法：SPI.begin（）。
参数：无。
返回值：无。
（2）end（）。
功能：关闭SPI总线通信。
语法：SPI.end（）。
参数：无。
返回值：无。
（3）setBit Order（）。
功能：设置传输顺序。
语法：SPI.setBit Order（order）。
参数为order，即传输顺序，取值为：①LSBFIRST，低位在前；②MSBFIRST，高位在前（默认配置）。
返回值：无。
（4）setClock Divider（）。
功能：设置通信时钟。时钟信号由主机产生，从机不用配置。但主机时钟频率应该在从机允许的处理速度范围内，否则从机来不及处理，通信失败。
语法：SPI.setClock Divider（divider）。
参数：divider，SPI通信的时钟是由系统时钟分频得到的。可使用的分频配置如下。
①SPI_CLOCK_DIV2，2分频。
②SPI_CLOCK_DIV4，4分频（默认配置）。
③SPI_CLOCK_DIV8，8分频。
④SPI_CLOCK_DIV16，16分频。
⑤SPI_CLOCK_DIV32，32分频。
⑥SPI_CLOCK_DIV64，64分频。
⑦SPI_CLOCK_DIV128，128分频。
返回值：无。
（5）setData Mode（）。
功能：设置数据模式。为了与外设进行交换数据，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟（SCK）极性（clock polarity，CPOL）和相位（clock phase，CPHA）可以进行配置。如果CPOL＝0，SCK的空闲状态为低电平；如果CPOL＝1，SCK的空闲状态为高电平。如果CPHA＝0，在SCK的第一跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA＝1，在SCK的第二跳变沿（上升或下降）数据被采样（见图8-15）。SPI主控模块和与之通信的外设时钟极性和相位应该一致。
语法：SPI.setData Mode（mode）。
参数：mode，可配置的模式，取值如下。(www.xing528.com)
①SPI_MODE0，CPOL（Clock Polarity）为0，CPHA（Clock Phase）为0。
图8-15 SPI数据模式
②SPI_MODE1，CPOL为0，CPHA为1。
③SPI_MODE2，CPOL为1，CPHA为0。
④SPI_MODE3，CPOL为1，CPHA为1。
返回值：无。
（6）transfer（）。
功能：传输1B数据。
语法：SPI.transfer（val）。
参数：val，要发送的1B数据。
返回值：读到的字节数据。
2）SPI总线上的数据发送与接收
SPI总线是一种同步串行总线，其收／发数据可以同时进行。SPI类库没有像其他类库一样提供用于发送、接收操作的write（）和read（）函数，而是用transfer（）函数代替了两者的功能，其参数是发送的数据，返回值是收到的数据。每发送一次数据，即会接收一次。
3）使用数字电位器AD5206
AD5206（见图8-16）是一个6通道、256位数字控制可变电阻器件，可实现与电位器或可变电阻相同的电子调整功能，也就是说它是一个可以由程序控制调节电阻大小的电位器。
图8-16 AD5206 DIP封装图
（1）引脚配置。AD5206的引脚配置如表8-10所示。
表8-10 AD5206引脚
（续表）
VDD可取值＋3V或＋5V，VSS可取值0 V或-2.7 V，但|VDD|＋|VSS|＜5.5 V。
（2）实验材料。实验材料包括MSP430G2 LaunchPad、AD5206、6个LED、6个220Ω电阻。
（3）连接示意图。由于AD5206使用SPI控制，因此需要将其与LaunchPad的SPI引脚连接。本示例的引脚连接情况如表8-11所示。
表8-11 AD5206与LaunchPad的引脚连接
所有的LED灯的正极连接220Ω电阻，LED灯的负极接地（见图8-17）。
图8-17 SPI应用连接示意图
（4）原理分析。AD5206的各通道均内置了一个带游标触点的可变电阻，每个可变电阻均有各自的锁存器，用于保存其编程的电阻值。这些锁存器由一个内部串行至并行移动寄存器更新，该移位寄存器从一个SPI接口加载数据。如表8-12所示，由11个数据位构成的数据读到串行输入寄存器中，前3位经过解码，可确定当CS引脚上的选择脉冲变回高电平时，哪一个锁存器需要载入该数字的后8位。
表8-12 输入到AD5206的串行数据
（5）实现代码。在菜单栏中打开“File”→“Examples”→“SPI”→“DigitalPotControl”，这时在编辑窗口会出现程序，如表8-13所示。
表8-13 AD5206应用示例程序清单
（续表）
首先需要将AD5206的CS引脚拉低，以便使能芯片，并使用SPI.begin（）函数初始化SPI总线。然后使用SPI.transfer（）函数将地址位和数据位发送至AD5206（见表8-13）。如表8-12所示，由于AD5206的串行输入寄存器只有11位，因此前5位数据会被挤出寄存器，剩下的11位数据中前面的3位为地址，其后的8位为调节电阻值使用的数值。最后再将CS引脚拉高，AD5206便会按照写入寄存器的数据控制其对应的电位器的阻值。
上传该程序后便可以通过LED的亮与灭看出AD5206调节阻值的效果了。
4）软件模拟SPI通信
在使用SPI时，必须将设备连接到LaunchPad指定的SPI引脚上。Energia还提供了模拟SPI通信功能，使用模拟SPI通信可以指定LaunchPad上的任意数值引脚为模拟SPI引脚，并与其他SPI器件连接进行通信。Energia提供了两个相关的函数用于实现模拟SPI通信功能，分别是shift Out（）和shiftIn（），这两个函数在第6章中已经做过介绍了。
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