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SPI (Serial Peripheral Interface)

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SPI Sternverbindung Quelle Wikipedia

SPI-Verbindung durch Kaskadierung der Slaves Quelle Wikipedia

Das Serial Peripheral Interface (kurz SPI) ist ein von Motorola entwickeltes Bus-System mit einem „lockeren“ Standard für einen synchronen seriellen Datenbus (Synchronous Serial Port), mit dem digitale Schaltungen nach dem Master-Slave-Prinzip miteinander verbunden werden können.

Es gibt drei gemeinsame Leitungen, an denen jeder Teilnehmer angeschlossen ist:

  • SCLK (englisch Serial Clock) auch SCK, wird vom Master zur Synchronisation ausgegeben
  • MOSI (englisch Master Output, Slave Input) oder SIMO (englisch Slave Input, Master Output)
  • MISO (englisch Master Input, Slave Output) oder SOMI (englisch Slave Output, Master Input)

Die Datenleitungen werden manchmal auch SDO (englisch Serial Data Out) und SDI (englisch Serial Data In) genannt. Wobei die Benennung meistens aus der Sicht des jeweiligen Busteilnehmers erfolgt und entsprechend zu verbinden sind, Bsp: Master MOSI (Master Output) mit Slave MOSI (Slave Input).

Je nach Anordnung der Slaves wird eine (bei Kaskadierung) oder mehrere (bei Stern) Chip-Select-Leitungen, welche alle vom Master gesteuert werden, benötigt. Diese Leitungen werden unterschiedlich mit Bezeichnungen wie SS, CS oder STE für Slave Select, Chip Select oder Slave Transmit Enable bezeichnet.

Hinweise

IoTKitV3 K64F Board

Anders auf der Unterseite des Boards Beschriftet, teilen sich die SPI-1 und SPI-2 Anschlüsse die Pins MISO (PTD6), MISO (PTD7) und SLCK (PTD5), Unterscheiden jedoch SPI-1 SS (PTD4) und SPI-2 SS (PTE6). Damit können zwei Geräte an den gleichen SPI Bus angeschlossen, aber unterschiedlich, mittels dem SS Pin, angesprochen werden.

NUCLEO-F429ZI

Das Board hat einen Konflikt zwischen Ethernet- und SPI-Pins auf Arduino Header D11 (MOSI).

Deshalb muss für die SPI Beispiele der Jumper JP6 geöffnet werden, siehe auch hier.

Anwendungen

Beispiele

RGB LED Streifen

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RGB LED Strip, siehe LadyAda Überguide

LED Strips (RGB LED Streifen) eröffnen neue Möglichkeiten für die Dekorative Beleuchtungen von Gegenständen und Räumen.

LED Strips werden in den unterschiedlichsten Formen angeboten.

Es gibt unterschiedliche Arten der Ansteuerung, alle LED einer Farbe, jedes RGB LED einzeln.

Im aktuellen Beispiel verwenden wird ein LED Strip mit einen IC pro RGB LED, d.h. jedes RGB LED kann einzeln via SPI Bus angesprochen werden.

Die LED Strip wird an GND, 5V (!) und an die Datenpins CI - D13 (SLK), DI - D11 (MOSI) angeschlossen.

Auf dem Strip kommen WS2801 IC's zum Einsatz. Das Gegenstück zum WS2801 ist der WS2811 IC welcher aber nur mit ein paar mbed Boards funktioniert.

Anwendungen

  • Raumbeleuchtung
  • Dekorative Ausleuchtung von Gegenständen

Beispiel(e)

RGBLEDStripSPI

RGBLEDStripSPI bringt die verschiedenen Farben pro RGB LED zum leuchten.

FernsehSimulator

FernsehSimulator simuliert mittels unterschiedlichen Farbvarianten einen Fernseher, z.B. um Einbrecher abzuschrecken.

main.cpp 
/** Zahlfallszahlen erzeugen und damit Fernsehsimulator fuettern
*/
#include "mbed.h"
#include <time.h>

SPI spi( MBED_CONF_IOTKIT_LED_SPI_MOSI, NC, MBED_CONF_IOTKIT_LED_SPI_SCLK ); // mosi, miso, sclk

/** 3 x 3 Werte */
unsigned int strip[9];

void writeLED()
{
    for ( int p = 0; p < 9; p++ )
        spi.write( strip[p] );
}

void clearLED()
{
    for ( int p = 0; p < 9; p++ ) 
    {
        strip[p] = 0;
        spi.write( strip[p] );
    }
}

int main()
{
    printf( "LED Strip Test \n" );
     
    spi.format( 8,0 );
    spi.frequency( 800000 );

    clearLED();
    time_t t;
    time(&t);
    srand( (unsigned int)t );              /* Zufallsgenerator initialisieren */

    while   ( 1 )
    {
        for ( int i = 0; i < 9; i++ )
            strip[i] = rand() % 64 + 1;
            
        writeLED();
        thread_sleep_for( 200 );
    }
}

Dot LED Matrix

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Schaltplan Dot LED Matrix

Ein Punktmatrix-Display (Dot LED Matrix) ist ein Anzeigegerät um z.B. Fahrplaninformationen anzuzeigen.

Die Anzeige besteht aus einer Punktmatrix von LED's in einer rechteckigen Konfiguration angeordnet , so dass durch Zu- oder Abschalten der ausgewählten LED, Text oder Grafiken angezeigt werden können. Ein Punktmatrix-Controller wandelt Befehle von einem Prozessor in Signale (0, 1), so dass die gewünschte Anzeige erzeugt wird.

Anwendungen

  • Abfahrtszeiten von Zügen etc.
  • Fahrgast Informationen

Anschlussbelegung (DotLEDMatrix - Shield)

  • VCC - V (5 Volt)
  • GND - G (Ground)
  • DIN - MOSI
  • CS - CS
  • CLK - SCLK

Beispiel(e)

DotLEDMatrix gibt eine Laufschrift und nachher Zahlen und Buchstaben auf dem Gerät aus.

main.cpp 
/** Beispiel fuer die Dot LED Matrix Ansteuerung
*/
#include "mbed.h"
#include "Driver.h"

// Dot LED Matrix Driver (SPI-2 Anschluss)
LMDriver matrix( MBED_CONF_IOTKIT_DOTLED_MOSI, MBED_CONF_IOTKIT_DOTLED_MISO, MBED_CONF_IOTKIT_DOTLED_SCLK, MBED_CONF_IOTKIT_DOTLED_SS );

int main()
{
    matrix.Setup();
    // Scrollgeschwindigkeit
    matrix.SetWaitTime( 400 );

    while   ( 1 )
    {
        // String welcher scrollend dargestellt wird.
        printf( "Ein Text welche auf dem Display erscheint\r\n" );
        matrix.DisplayString( "Das ist ein Test mit 26.3C" );
        thread_sleep_for( 1000 );
        
        // Alfabet anzeigen
        for ( unsigned char i = '0'; i <= 'z'; i++ )
        {
            matrix.DisplayChar( i );
            thread_sleep_for( 500 );
        }
    }
}