AVR 串行接口SPI接口应用设计
原本文给出的程序有BUG，现改正重发。并感谢Asail的指出和测试。串行接口SPI接口应用设计（主机方式）
使用的同步串行三线SPI接口，可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单片机，实现在短距离内的高速同步通信。ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全双工3线同步通信，支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序，通信速率有7种选择，主机方式的最高速率为1/2系统时钟，从机方式最高速率为1/4系统时钟。
ATmega128单片机内部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PROM的编程下载和上传。但特别需要注意的是，此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚，而是转换到PE0、PE1引脚上（PDI、PDO），其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的内容。
ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请，所以使用SPI传输数据的有效方法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。在对SPI初始化时，应注意以下几点：
.正确选择和设置主机或从机，以及工作模式（极性），数据传输率；
.注意传送字节的顺序，是低位优先（LSB First）还是高位优先（MSB Frist）；
.正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向，输入引脚使用上拉电阻，可以节省总线上的吊高电阻。
下面一段是SPI主机方式连续发送（接收）字节的例程：
#define SIZE 100
unsigned char SPI_rx_buff;
unsigned char SPI_tx_buff;
unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;
unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter,SPI_ok;
#pragma interrupt_handler spi_stc_isr:18
void spi_stc_isr(void)
{
SPI_rx_buff = SPDR; //从ISP口读出收到的字节
SPI_ok = 1; // SPI 空闲
if (++rx_wr_index == SIZE) rx_wr_index = 0; //放入接收缓冲区，并调整队列指针
if (++rx_counter == SIZE)
{
rx_counter = 0;
rx_buffer_overflow = 1;
}
if (tx_counter) //如果发送缓冲区中有待发的数据
{
--tx_counter;
SPDR = SPI_tx_buff; //发送一个字节数据，并调整指针
if (++tx_rd_index == SIZE) tx_rd_index = 0;
SPI_ok = 0; // SPI 发送工作
}
}
unsigned char getSPIchar(void)
{
unsigned char data;
while (rx_counter == 0); //无接收数据，等待
data = SPI_rx_buff; //从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据
if (++rx_rd_index == SIZE) rx_rd_index = 0; //调整指针
CLI();
--rx_counter;
SEI();
return data;
}
void putSPIchar(char c)
{
while (tx_counter == SIZE);//发送缓冲区满，等待
CLI();
if (tx_counter || SPI_ok==0 ) //发送缓冲区已中有待发数据
{ //或SPI正在发送数据时
SPI_tx_buffer = c; //将数据放入发送缓冲区排队
if (++tx_wr_index == SIZE) tx_wr_index = 0; //调整指针
++tx_counter;
}
else
{
SPDR = c; // 发送缓冲区中空且SPI口空闲，直接放入SPDR由SIP口发送
SPI_ok = 0; // SPI 发送工作
}
SEI();
}
void spi_init(void)
{
unsigned chat temp;
DDRB |= 0x080; //MISO=input and MOSI,SCK,SS = output
PORTB |= 0x80; //MISO上拉电阻有效
SPCR = 0xD5; //SPI允许，主机模式，MSB，允许SPI中断，极性方式01，1/16系统时钟速率
SPSR = 0x00;
temp = SPSR;
temp = SPDR; //清空SPI，和中断标志，使SPI空闲
SPI_ok = 1; // SPI 空闲
}
void main(void)
{
unsigned char I;
CLI(); //关中断
spi_init(); //初始化SPI接口
SEI(); //开中断
while()
{
putSPIchat(i); //发送一个字节
i++;
getSPIchar(); //接收一个字节（第一个字节为空字节）
………
}
}
这个典型的SPI例程比较简单，主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。在初始化过程中，将PORTB的MOSI、SCLK和SS引脚作为输出，同时将MISO作为输入引脚，并打开上拉电阻。接着对SPI的寄存器进行初始化设置，并空读一次SPSR、SPDR寄存器（读SPSR后再对SPDR操作将自动清零SPI中断标志自动清零），使ISP空闲等待发送数据，置SPI_ok标志为SPI空闲。
AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成，当数据从主机方移出时，从机的数据同时也被移入，因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。在SPI中断服务程序中，先从SPDR中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中，再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDR中，由ISP发送到从机。数据一旦写入SPDR，ISP硬件开始发送数据。下一次ISP中断时，表示发送完成，并同时收到一个数据。类似本章介绍的USART接口的使用，程序中putSPIchar()和getSPIchar()为应用程序的底层接口函数（SPI驱动程序是SPI中断服务程序），同时也使用了两个数据缓冲器，分别构成循环队列。这种程序设计的思路，不但程序的结构性完整，同时也适当的解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾，实现程序中任务的并行运行，提高了MCU的运行效率。
本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例，用户可以使用一片ATmega128，将其MOSI和MISO两个引脚连接起来，构成一个ISP接口自发自收的系统，对程序进行演示验证。需要注意，实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据，即第一个收到的字节是空字节。
读懂和了解程序的处理思想，读者可以根据需要对程序进行改动，适合实际系统的使用。如在实际应用中外接的从机是一片SPI接口的温度芯片，协议规程为：主机先要连续发送3个字节的命令，然后从机才返回一个字节的数据。那么用户程序可以先循环调用putSPIchar()函数4次，将3个字节的命令和一个字节的空数据发送到从机，然后等待一段时间，或处理一些其它的操作后，再循环调用getSPIchar()函数4次，从接收数据缓冲器中连续读取4个字节，放弃前3个空字节，第4个字节即为从机的返回数据了。
-----此内容被machao于2005-03-30,12:51:37编辑过 真好。可是要接4个SPI设备时怎么办？有软SPI吗？或者并起来？ 4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上，与I2C不同的是，多个SPI的寻址不是通过设备地址，而是通过器件的选通信号。因此仅需要使用4个AVR的I/O口，选通需要通信的SPI设备，一般不需要软SPI，这样编写软件非常方便。使用5-8个SPI设备时，可使用3个AVR的I/O口（当AVR的I/O资源不够时），加一片74HC138即可。 马老师能不能再分析一下twi呢？状态字太多了，判断来判断去，用中断好像太复杂了。 4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上的时候要上拉电阻吗？ 不用，avr的io口上有。不过我觉得miso如果要并接的话，spi从设备必须有高阻输出才行。 avr的io口上有上拉MOS管 IIC（TWI）好用！！
多片通讯时，比SPI好。不过速度好像没SPI快。 混沌的心能否帖个例程让我参考参考---省省心...懒人一个...
最近马老师好象不太来上夜校了...期待之中... 马老师这句很关键:
temp = SPDR; //清空SPI，和中断标志，使SPI空闲
学生竟忘了写...确实有些粗心...下次改过... 请问马老师，从机方式也用中断有哪些方面要注意的呀？
请问是否SPIF标志位一定要为1才会进入中断呢？ 4个SPI设备可以并接在MISO、MOSI、SCK三根SPI通信线上，与I2C不同的是，多个SPI的寻址不是通过设备地址，而是通过器件的选通信号。因此仅需要使用4个AVR的I/O口，选通需要通信的SPI设备，一般不需要软SPI，这样编写软件非常方便。
4个AVR的I/O口,哪这四个线怎么接呢?????(只有一个SS\接口) 四根线用门电路搭一下不就可以了。 在SPI初始化程序中，
DDRB |= 0x080; //MISO=input and MOSI,SCK,SS = output
PORTB |= 0x80; //MISO上拉电阻有效
这个不对吧，我觉得，应该是DDRB |= 0x07; 输出应该是设置为1才对啊？ 楼上说的正确！ 程序还是有点问题的，等我验证后发上来 马老师，首先谢谢您提出这么高效的SPI收发程序！
其次我想问一个相关问题，如下:
这个机制现实现的是只要有数据串入，就会产生中断并存到接收缓冲区中，例如现在要驱动一个串行FLASH 如 AT45DB161，在进行读页等操作时，Flash会一直“被读”读到页底后还会回到页首接着读，咱们这个例程里，中断应该怎么加一些退出机制呢？加入一个额外的用于FLash读写的Counter？再配合CS = 1命令来在一定的时候停止接收？
怎么做能让这个例程序更通用呢。谢谢马潮老师！！！ 回复【16楼】richyaoyuan
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问题补充：
如果采用轮询的方式来做SPI驱动程序，这个问题就很好解决了，接一个数据，计数就加一，接收够了，就拉高CS就完事儿了。可控性高，但是就是效率低，也不适用于大量的数据传输。。
怎么做能兼顾呢？：） 被搞晕了，请问SPI接口连接接有上拉电阻可以工作吗 学习咯谢谢 学习学习！ 怎么都是主机模式，从机也需要高速传送数据到主机 请问高手：中断接收程序中，片选应该怎么处理？我发现接收端有信号，但是收不到（看不到片选拉低），是不是片选没有拉低（马老师上段程序中就没有）的缘故？可是我加入片选，也总是收到“0”信号？什么原因？ 使用马老师上面中断程序时，如不发送命令，连时钟都看不到。 记录一下 jxgao827 发表于 2012-9-20 17:14 static/image/common/back.gif
使用马老师上面中断程序时，如不发送命令，连时钟都看不到。
SPI不发送时是不工作的，当然不会有时钟产生。基础太差。
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