AVR Embedded Tutorial - SPI-Slave/de

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SPI als Slave

Vorwort

SPI kann man auch als Slave verwenden.
Das SPI auf eine Eingabe reagieren kann, löst man dies am besten Interruptgesteuert.


Die folgenden Funktionen, sind in folgenden Tutorials beschrieben:

  • GPIO - Aus / Ein-gabe - Wie mache ich einen GPIO-Zugriff am AVR.
  • UART - Serielle Ein und Ausgabe über UART (COM-Port).
  • SPI - Nutzung der Hardware-SPI-Schnittstelle.

Beispiel Atmega328 / Arduino Uno/Nano

In diesem Beispiel wird ein Interrupt ausgelöst, sobald ein Zeichen am Eingang anliegt und anschliessend wird dieses in den Ringpuffer geschrieben.
In der Hauptschleife wird geprüft, ob sich etwas im Ringbuffer befindet, wen ja, wird dies über UART ausgegeben.
Was man hier aufpassen muss, das nicht zu viel über SPI reinkommt, da diese Schnittstelle um einige sschneller ist als UART.
Als Master habe ich eine ATtiny2313 verwendet, welcher auf Tastendruck eine String über SPI ausgibt.

Am Ende ist noch der Code für den ATTiny angehängt, welcher die Strings sendet.

Units

Wird für SEI benötig.

uses
  intrinsics;

Konstanten und Variablen

Variablen für Ringpuffer.

const
  // Buffergrösse
  SPI_Buf_Len = 255;

var
  // Pufferezeiger unf Puffer
  SPI_Buf_FirstOut: byte = 0;
  SPI_Buf_LastIn:   byte = 0;
  SPI_Buf_Data: array[0..SPI_Buf_Len - 1] of byte;

Pins welche an PORTB für SPI benötigt werden.
Wird aber nur gebraucht, wen man etwas sendet.

type
  TSPI_GPIO = bitpacked record
    p0, p1, SlaveSelect, MOSI, MISO, Clock, p6, p7: boolean;
  end;

var
  SPI_Port: TSPI_GPIO absolute PORTB;
  SPI_DDR: TSPI_GPIO absolute DDRB;

Zeichen von SPI empfangen

Sobald der Master am SS anklopft, wird der Interrupt ausgelöst und das kommende Zeichen in den Ringpuffer geschrieben.

  procedure SPI_Int_Send; public Name 'SPI__STC_ISR'; interrupt;
  var
    tchr: byte;
  begin
    tchr := SPDR;
    if tchr <> 0 then begin
      SPI_Buf_Data[SPI_Buf_LastIn] := tchr;
      Inc(SPI_Buf_LastIn);
      if SPI_Buf_LastIn >= SPI_Buf_Len then begin
        SPI_Buf_LastIn := 0;
      end;
    end;
  end;

Hauptprogramm

Im Hauptprogramm wird einfach geprüft, ob etwas im Ringpuffer ist und sobald etwas dort ist, wird es über UART ausgegeben.

var
  ch: byte;

begin
  // UART auf inizialisieren.
  UARTInit;

  // SPI als Slave, Interrupt gesteuert.
  SPCR := (1 shl SPE) or (1 shl SPIE);

  // Interrupt aktivieren.
  avr_sei;

  // SendePin
  SPI_DDR.MISO := True; // Nur nötig, wen der Slave auch sendet.

  repeat
    while SPI_Buf_LastIn <> SPI_Buf_FirstOut do begin // Ist etwas im Puffer ?
      ch := SPI_Buf_Data[SPI_Buf_FirstOut];
      Inc(SPI_Buf_FirstOut);
      if SPI_Buf_FirstOut >= SPI_Buf_Len then begin
        SPI_Buf_FirstOut := 0;
      end;
      UARTSendChar(char(ch));
    end;
  until 1 = 2;
end.

Sendecode des ATtiny2313

Dieser Code sendet einen String, sobald eine Taste gedrückt wird.
Da der ATTiny2313 keinen echten SPI besitzt, wird die Ausgabe über die Universal-Schnittelle (USI) gemacht.
Es sind 3 Taster vorhanden.

program Project1;

{$O-}
type
  TSPI_GPIO = bitpacked record
    p0, p1, p2, p3, SlaveSelect, DataInt, DataOut, Clock: boolean;
  end;

  TButton_GPIO = bitpacked array[0..2] of boolean;

var
  SPI_PORT: TSPI_GPIO absolute PORTB;
  SPI_DDR:  TSPI_GPIO absolute DDRB;

  Button_PIN: TButton_GPIO absolute PIND;

  procedure delay;
  var
    i: UInt32;
  begin
    for i := 0 to 65000 do;
  end;

  procedure SPIWriteData(p: PByte; len: byte);
  var
    i: byte;
  begin
    SPI_PORT.SlaveSelect := False;
    for i := 0 to len - 1 do begin
      USIDR := p[i];
      USISR := 1 shl USIOIF;

      repeat
        USICR := (%01 shl USIWM) or (%10 shl USICS) or (1 shl USICLK) or (1 shl USITC);
      until (USISR and (1 shl USIOIF)) <> 0;

    end;
    SPI_PORT.SlaveSelect := True;
  end;

const
  Text0 = 'Lazarus ist Toll !'       + #13#10;
  Text1 = 'Hello World !, Hello AVR' + #13#10;
  Text2 = 'SPI als Slave'            + #13#10;

begin
  SPI_DDR.DataOut     := True;
  SPI_DDR.Clock       := True;
  SPI_DDR.SlaveSelect := True;

  repeat
    if not Button_PIN[0] then begin
      SPIWriteData(@Text0[1], Length(Text0));
      delay;
    end;
    if not Button_PIN[1] then begin
      SPIWriteData(@Text1[1], Length(Text1));
      delay;
    end;
    if not Button_PIN[2] then begin
      SPIWriteData(@Text2[1], Length(Text2));
      delay;
    end;
  until 1 = 2;
end.

Siehe auch

Autor: Mathias