內容：SPI、 74HC595+shiftOut() 實作：數位擴充 簡報：廖崇義

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1 內容：SPI、 74HC595+shiftOut() 實作：數位擴充 簡報：廖崇義
Arduino week6 內容：SPI、 74HC595+shiftOut() 實作：數位擴充 簡報：廖崇義

2 設計實例(3D LED矩陣) https://www.youtube.com/watch?v=VzX_hWK N5ak
aK8&hd=1 npcw

3 SPI通訊簡介 功能 序列周邊界面（Serial Peripheral Interface）簡稱SPI，是 一種同步序列資料傳輸的協定，用來作為微處理器與周邊裝 置在短距離內快速的的通訊， 亦可作為兩個微處理器間的 通訊。

4 訊號腳位 Master In Slave Out (MISO) (SDI)從屬端線路 傳送資料給主控端(Master) Master Out Slave In (MOSI) (SDO)主控端線路 傳送資料給附屬端(Slave) Serial Clock (SCK)同步資料的時脈線路，通常由主控端產生 SS (Slave Select pin)附屬端腳位選擇 ，由主控端指定分配，啟動或關閉 附屬端裝置，以避免因雜訊干擾造成傳輸錯誤。

5 原理 7 6 5 4 3 2 1 SPIE SPE DORD MSTR CPOL CPHA SPR1 SPR2
控制暫存器(SPCR)為不同的微處理器的功能性作控制設定的編碼。通常在控制暫存器 的一位元(bit)就會影響一種設定，像是速度或是極性。 資料暫存器(SPDR)僅僅作為暫時存放位元組，舉例而言，SPI資料暫存器(SPDR)會暫 時儲存即將透過MOSI線傳出的位原組和已經由MISO傳進來的位元組。 狀態暫存器(SPSR)用來改變基於不同微處理器條件的狀態。例如，當SPI有值傳進來或 傳出時，SPI狀態暫存器(SPSR)的第7個位元會設為1。 Ex.SPI控制暫存器(SPCR)有8個位元，每個位元都控制SPI的某種特殊設定： 7 6 5 4 3 2 1 SPIE SPE DORD MSTR CPOL CPHA SPR1 SPR2

6 時序圖

7 函數 SPI.begin()：啟用SPI SPI.end() ：關閉SPI
SPI.setBitOrder(order) ：設定先傳輸高位還是低位元 order：LSBFIRST（最低位在前）或MSBFIRST（最高位在前） SPI.setClockDivider() ：設定分頻值預設設置是 SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV4) 設定值有2，4，8，16，32，64或128 SPI.setDataMode(mode) ： mode ： SPI_MODE0（上升沿採樣，下降沿置位，SCK閒置時為0）， SPI_MODE1（上升沿置位，下降沿採樣，SCK閒置時為0）， SPI_MODE2（下降沿採樣，上升沿置位，SCK閒置時為1）， SPI_MODE3（下降沿置位，上升沿採樣，SCK閒置時為1）。 SPI.transfer(val) ： val：向SPI匯流排發送的資料值 val= SPI.transfer() ， val為從SPI匯流排上接收的資料值

8 SPI程式撰寫要點 串列資料傳輸時，是先傳輸高位（MSB）還是先傳 輸低位（LSB），這是由 SPI.setBitOrder()函數來 控制的。 資料時鐘SCK在空閒時，是高電位還是低電位？ 採樣時，是在時鐘脈衝的上升沿還是下降沿？這是 由 SPI.setDataMode() 函數來控制的 SPI是在怎樣速度下運行的，即SCK提供多大的時鐘 脈衝使SPI運行？這是由 SPI.setClockDivider() 函 數來控制的。

9 74HC595 腳位編號 名稱 說明 1-7, 15 Q0 ~ Q7 輸出腳位 8 GND 接地 9 Q7’
序列輸出 (Serial Out) 10 MR Master Reset, 清除所有資料, 低電位有效 (Active low) 11 SH_CP SHift register clock pin (Clock Pin) 12 ST_CP STorage register clock pin (Latch Pin) 13 OE Output Enable, 允許輸出，低電位有效 (Active low) 14 DS 序列資料輸入 (Serial data input) 16 Vcc 供應電壓

10 74HC595電路圖

11 shiftOut() shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value)
dataPin：序列資料輸出至74HC5952的DS clockPin：時脈輸出至74HC5952的SH_CP bitOrder ：由高位先輸出或是低位先輸出 value：欲輸出資料值

12 程式碼 //Pin connected to ST_CP of 74HC595 int latchPin = 8;
//Pin connected to SH_CP of 74HC595 int clockPin = 12; ////Pin connected to DS of 74HC595 int dataPin = 11; void setup() { //set pins to output because they are addressed in the main loop pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); } void loop() { //count up routine for (int j = 0; j < 256; j++) { //ground latchPin and hold low for as long as you are transmitting digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, j); //return the latch pin high to signal chip that it no longer needs to listen for information digitalWrite(latchPin, HIGH); delay(1000); 程式碼

13 74HC595+7段顯示器(顯示0~9程式碼) 6 5 4 3 2 1 15 顯示號碼 a 7 b c d e f 9 g 10 8
74HC595pin 6 5 4 3 2 1 15 顯示號碼 a 7 b c d e f 9 g 10 8

14 //Pin connected to ST_CP of 74HC595
int latchPin = 8; //Pin connected to SH_CP of 74HC595 int clockPin = 12; ////Pin connected to DS of 74HC595 int dataPin = 11; byte seven_disp[10] = { B ,B ,B ,B ,B , B ,B ,B ,B ,B }; void setup() { //set pins to output because they are addressed in the main loop pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); } void loop() { for(int k=0;k<10;k++) { digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST,seven_disp[k]); digitalWrite(latchPin, HIGH); delay(500);

15 習題一 設計一跑馬燈由右至左一顆燈來回跑 電路同上題
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