怎样设计一个基于AVR单片机的SPI串行外设接口？

怎样设计一个基于AVR单片机的SPI串行外设接口？

图（1）主/从机的连接图

串行外设接口SPI允许ATmega16和外设之间进行高速的同步数据传输。ATmega16SPI的特点如下：全双工，3线同步数据传输，主/从机操作，LSB首先发送或MSB首先发送，7种可编程的比特率，传送中断结束，写碰撞标志检测，可以从闲置模式唤醒，作为主机时具有双速模式（CK/2）。

图（2）SPI主机-从机的互连

下面将介绍SPI的几个特殊寄存器：

1.1SPI的控制寄存器—SPCR

SPIE为SPI中断使能，置位后，只要SPSR寄存器的SPIF和SREG寄存器的全局中断使能位置位，就会引发SPI中断。SPE置位将使能SPI，DORD置位时数据的LSB首先发送；否则数据的MSB首先发送。MSTR置位时选择主机模式，否则为从机。CPOL置位表示空闲SCK为高电平；否则空闲时SCK为低电平。CPHA决定数据是在SCK的起始沿采样还是在SCK的结束沿采样。通过对SPR1、SPR0进行设计，确定主机的SCK速率。

1.2SPI的状态寄存器—SPSR

SPIF为中断标志位，串行发送结束后，SPIF置位。若此时寄存器 SPCR的SPIE和全局中断使能位置位，SPI中断即产生。进入中断例程后SPIF将自动清零。在发送当中对SPI数据寄存器SPDR写数据将置位WCOL，SPI2X置位后SPI的速度加倍。

1.3SPI的数据寄存器—SPDR

首先，应设置相应管脚的读写寄存器以设定数据传输方向。在Mega16里，SPI的接口为以下管脚：PB4-PB7 （SS/MOSI/MISO/CLK）。如果工作在主模式则可以这么写（PORTB=0xff; DDRB=0xBF; PB7（SCK）：输出 PB6（MISO）：输入 PB5（MOSI）：输出 PB4（SS）：输出）

接着还需要设定SPI工作寄存器，控制的寄存器只有三个：SPDR（SPI数据寄存器）、SPCR（SPI控制寄存器）、SPSR（SPI状态寄存器），其中SPDR是读写移位寄存器中的值，SPSR中包括了SPIE：SPI中断使能位 SPE：SPI使能位 DORD：数据传送从最高位或最低位开始MSTR：主从工作方式选择 COPL/CPHA：时钟极性相位选择 SPR1/SPR0：时钟速率选择；SPSR中主要是几个状态标志位，用来做软件查询，SPIF：SPI中断标志位 WCOL：冲则可以如下设置突标志位 如果使用的是软件查询， SPCR中只需要置SPE和MSTR两位。

随后的工作就是往SPDR里读写数据，需要注意的是一次最少读写一个Byte（8 bit）的数据，这和硬件的设计有关。在读取数据前需要先写入数据。可以一次读写一个字节，也可以块读写，在OurAVR上的例程中这两种方式均有。

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