SPI是Serial Peripheral Interface的简称，NDS中的触摸屏，麦克风，电源控制，固件及DS卡的EEPROM都是基于SPI的。所以弄明白SPI的原理对NDS的研究很有帮助。SPI 是一种允许一个主设备启动一个与从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。也就是SPI是一种规定好的通讯方式。这种通信方式的优点是占用端口较少， 一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI控制器（但可用模拟方式），就可以与基于SPI的芯片通讯了。 这种芯片也许是储存芯片，像DS卡的存档芯片，也许是控制芯片，像DS触摸屏的控制芯片等等。 L' SPI 的通信原理很简单，它需要至少4根线，事实上3根也可以。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时 钟），CS（片选）。其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许 在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。
接 下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原 因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上沿或下沿时改变，在紧接着的下沿或上沿被读取。 完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。 o要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。 这 样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂 停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。 不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
下面是用单片机实现触摸屏的代码:
[功 能] 8051单片机驱动ADS7846/ADS7843芯片
#include "reg51.h"
#include "intrins.h"
sbit DCLK=P1^6; //根据用户自己的定义
sbit CS=P2^2;
sbit DIN=P2^3;
sbit DOUT=P2^4;
sbit BUSY=P2^5;
delay(unsigned char i--)
{
while(i--);
}
void start() //SPI开始
{
DCLK=0;
CS=1;
DIN=1;
DCLK=1;
CS=0;
}
WriteCharTo7843(unsigned char num) //SPI写数据
{
unsigned char count=0;
DCLK=0;
for(count=0;count<8;count++)
{
num<<=1;
DIN=CY;
DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_(); //上升沿有效
DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_();
}
}
ReadFromCharFrom7843() //SPI 读数据
{
unsigned char count=0;
unsigned int Num=0;
for(count=0;count<12;count++)
{
Num<<=1;
DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_(); //下降沿有效
DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_();
if(DOUT) Num++;
}
return(Num);
}
void ZhongDuan() interrupt 0 //外部中断0 用来接受键盘发来的数据
{
unsigned int X=0,Y=0;
delay(10000); //中断后延时以消除抖动，使得采样数据更准确
start(); //启动SPI
// while(BUSY); //如果BUSY信号不好使可以删除不用
delay(2);
WriteCharTo7843(0x90); //送控制字 10010000 即用差分方式读X坐标 详细请见有关资料
// while(BUSY); //如果BUSY信号不好使可以删除不用
delay(2);
DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
X=ReadFromCharFrom7843(); //读X轴坐标
WriteCharTo7843(0xD0); //送控制字 11010000 即用差分方式读Y坐标 详细请见有关资料
DCLK=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DCLK=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
Y=ReadFromCharFrom7843(); //读Y轴坐标
CS=1;
}
main()
{
TMOD=0x11; // 记数器0 计数器1 都以 16 位 记数
TCON=0x00;
IE=0x83; //1000 0001 EA=1中断允许,
IP=0x01;
while(1);//等待触摸中断
}
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[SIZE];
unsigned char SPI_tx_buff[SIZE];
unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;
unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter;
#pragma interrupt_handler spi_stc_isr:18
void spi_stc_isr(void)
{
SPI_rx_buff[rx_wr_index] = SPDR; //从ISP口读出收到的字节
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[tx_rd_index]; //发送一个字节数据，并调整指针
if (++tx_rd_index == SIZE) tx_rd_index = 0;
}
}
unsigned char getSPIchar(void)
{
unsigned char data;
while (rx_counter == 0); //无接收数据，等待
data = SPI_rx_buff[rx_rd_index]; //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 || ((SPSR & 0x80) == 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[tx_wr_index] = 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
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
}
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。
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。
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