Программируем Arduino

Далее показана реализация этого примера на Arduino C с использованием оператора &. Обратите внимание на то, что поразрядная операция И (AND) обозначается единственным символом &, а логическая операция И (AND) — двумя: &&.

byte data = 0b01100101;

byte result = (data & 0b00000111);

Переменная result в данном случае получит десятичное значение 5.

Сдвиг битов

Часто необходимые биты в принимаемых данных могут занимать не самые младшие разряды в байте. Например, если из данных, изображенных на рис. 9.1, потребуется извлечь число, определяемое битами с 5-го по 3-й (рис. 9.2), то вам придется сначала применить маску, чтобы оставить интересующие биты, как в предыдущем примере, а затем сдвинуть биты на три позиции вправо.

Сдвиг вправо в языке C выполняется оператором >>, за которым следует число, определяющее количество разрядов, на которое производится сдвиг. В результате часть битов будет сдвинута за границу байта. Далее приводится реализация примера из предыдущего раздела на языке C:

byte data = 0b01101001;

byte result = (data & 0b00111000) >> 3;

Представьте, что вы получили два 8-битных байта и должны собрать из них одно 16-битное значение типа int. Для этого можно сдвинуть биты старшего байта в один конец значения int, а затем прибавить второй байт. Этот процесс иллюстрирует рис. 9.3.

Рис. 9.2. Маскирование и сдвиг битов

Рис. 9.3. Объединение двух байтов в значение типа int

Чтобы реализовать это в Arduino C, нужно сначала записать highByte в переменную результата типа int, сдвинуть влево на восемь позиций, а потом прибавить lowByte:

byte highByte = 0x6A;

byte lowByte = 0x0F;

int result = (highByte << 8) + lowByte;

Аппаратная часть SPI

На рис. 9.4 изображена типичная схема подключения к Arduino двух ведомых устройств.

Рис. 9.4. Плата Arduino и два ведомых устройства SPI

Линии тактового сигнала системы (System Clock, SCLK), выход ведущего/вход ведомого (Master Out Slave In, MOSI) и вход ведущего/выход ведомого (Master In Slave Out, MISO) подключаются к контактам на плате Arduino с теми же именами, которые в модели Uno соответствуют контактам D13, D11 и D12. В табл. 9.2 перечислены наиболее распространенные модели плат и соответствие контактов линиям интерфейса SPI.

Таблица 9.2. Контакты интерфейса SPI на плате Arduino

Модель	SCLK	MOSI	MISO
Uno	13 (ICSP3)	11 (ICSP4)	12 (ICSP1)
Leonardo	ICSP3	ICSP4	ICSP1
Mega2560	52 (ICSP3)	51 (ICSP4)	50 (ICSP1)
Due	ICSP3	ICSP4	ICSP1

Линиями выбора ведомого могут быть любые контакты на плате Arduino. Они используются для выбора определенного ведомого устройства непосредственно перед передачей данных и его отключения по завершении обмена данными.

Ни к одной из линий не требуется подключать подтягивающее сопротивление.

Поскольку в некоторых моделях Arduino, в том числе Leonardo, контакты интерфейса SPI имеются только на колодке ICSP, многие платы расширений часто имеют гнезда SPI для подключения к колодке контактов ICSP. На рис. 9.5 изображена колодка ICSP с подписанными контактами.

Рис. 9.5. Контакты ICSP на плате Arduino Uno

Обратите внимание на то, что на плате Arduino Uno имеется вторая колодка ICSP, рядом с кнопкой сброса. Она предназначена для программирования интерфейса USB.

Протокол SPI

Протокол SPI на первый взгляд кажется сложным и запутанным, потому что данные передаются и принимаются обеими сторонами, ведущим и выбранным ведомым, параллельно. Одновременно с передачей ведущим устройством (Arduino) бита по линии MOSI ведомое устройство посылает другой бит по линии MISO плате Arduino.

Обычно Arduino посылает байт данных и затем восемь нулей, одновременно принимая результат от ведомого устройства. Так как частота передачи устанавливается ведущим устройством, убедитесь в том, что она не слишком высока для ведомого устройства.

Библиотека SPI

Библиотека SPI входит в состав Arduino IDE, поэтому вам не придется ничего устанавливать, чтобы воспользоваться ею. Но она поддерживает только сценарии, когда плата Arduino действует в роли ведущего устройства. Кроме того, библиотека поддерживает передачу данных только целыми байтами. Для большинства периферийных устройств этого вполне достаточно, однако некоторые устройства предполагают обмен 12-битными сообщениями, что несколько осложняет обмен из-за необходимости манипуляций с битами, как будет показано в примере в следующем разделе.

Прежде всего, как обычно, необходимо подключить библиотеку SPI:

#include

Затем инициализировать ее командой SPI.begin в функции запуска передачи:

void setup()

{

  SPI.begin();

  pinMode(chipSelectPin, OUTPUT);

  digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);

}