Arduino連接了并行設備后，還剩下什么？

    有沒有發(fā)現(xiàn)你的Arduino控制器的端口總是不夠用？一些并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O備總是會占用很多的端口，一大團亂糟糟的連接線，會讓你大傷腦筋。如果你想用普通的4位LED數(shù)碼管顯示一個時鐘，那么你需要用到8+4=12個端口！這對于Arduino UNO R3這樣的，只余12個數(shù)字端口的小板子來說，還剩下什么？
我們當然不會那么做，因為那樣做你就像被綁在大樹上一般。有更聰明的方法，那就是讓數(shù)據(jù)串行，比較突出的代表是SPI總線串行通信方式，遵守SPI總線協(xié)議。
SPI是Motorola公司推出的一種同步串行通訊方式，是一種四線同步總線，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線（SDO、SDI、SCLK、CS），如果你只有一個SPI設備時，那你可以只用兩根線（SDO、SCLK），節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，如今越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議因其硬件功能很強，與SPI總線有關的軟件就相當簡單，使CPU有更多的時間處理其他事務。

Arduino連接了SPI接口后，還會剩下很多

    下面就向大家介紹兩款國外SPI總線接口的Arduino  LED顯示器，體會一下SPI的好處。（注：測試環(huán)境為：win7下Arduino IDE 1.0.5+奧松機器人Arduino UNO R3+奧松機器人Arduino sensor Shield V5.0）

 
圖1 Arduino UNO R3 與Arduino sensor Shield V5.0

    第一款，4位LED數(shù)碼管模塊，呵呵，別擔心 ，此管非彼管，不是普通的了，是具有SPI接口的4位LED數(shù)碼管模塊，因為現(xiàn)在只用了一個模塊，所以，它的連接線可以最簡化到除了電源線、地線以外，就只有SDO、SCLK這兩條線！是不是so easy？但它可是簡約而不簡單哦。
 

     
          圖2 SPI接口4位LED數(shù)碼管正面圖                圖3 SPI接口4位LED數(shù)碼管背面圖

    它采用了一塊TM1637專用LED控制芯片，屬于開源硬件，在網(wǎng)上可以找到它的Arduino庫。模塊采用SPI 串行接口，能夠控制6位的8段LED數(shù)碼管，可以在Arduino程序中設定8級可調的輝度，方便應用于不同明暗程度的場合；與Arduino控制器的連接也很方便，畢竟才兩根線嘛，而且還可以在Arduino程序中更改端口號，真是太人性化了！

我選擇，我喜歡

    好吧，那先來看看怎么選擇它的輝度的：
 

 
圖4 Arduino 程序文件中可更改輝度相關數(shù)據(jù)

 
    在Arduino程序文件中,找到tm1637.set(BRIGHT_TYPICAL);其中值就是輝度值，可以設定為0-7的任意整數(shù)，0表示最暗。
下面兩圖為輝度為0與7時的對比。

圖5  SPI接口Digit Display模塊的輝度0與輝度7的對比圖

    再來看看如修改端口？
 

圖6 Arduino 程序文件中可自定義相關SPI端口號

    第二款，10位LED Bar，它采用了一塊YM9221專用LED控制芯片，也屬于開源硬件，在網(wǎng)上可以找到它的Arduino庫。模塊亦采用SPI 串行接口，這款顯示器與上面介紹的相比，缺點在于：1.輝度不可自由調節(jié)，是通過三個精密電阻給定的；2.SPI端口的修改也不夠方便，要到Arduino庫LED_Bar.h中修改最多6條語句才行。優(yōu)點在于：1.其將可控的12段LED分成三部分，也就是說，可以分段給定輝度值；2.它是具有SPI全功能的模塊，板上已給出SPI輸入輸出的口線位置，想級聯(lián)，那是相當容易。

      圖7 SPI接口LED Bar模塊正面圖                  圖8 SPI接口LED Bar 模塊反面圖

    下面說明一下如何更改LED Bar 的SPI端口，這里要跟你的Arduino板子對應，參考Arduino原理圖與AVR芯片相關的引腳名稱。

圖9 Arduino 程序文件中更改SPI總線端口相關數(shù)據(jù)
 
 

    悄悄地說一句：與這兩款相似功能的產(chǎn)品即將由奧松機器人推出，敬請關注奧松機器人的官網(wǎng) :)

SPI在國內

說了這么多新的SPI總線芯片模塊，再來比較一下采用國內較為通用的74HC595芯片的SPI總線接口LED模塊吧，就拿現(xiàn)在奧松機器人推出的一款SPI LED  Module V1.0來說，它用了8片SPI芯片，一位LED一個，成本是大了點。但優(yōu)點是電流足夠強大，實際上它用的LED也是個頭不小，挺配套，呵呵；芯片自帶緩沖，可靜態(tài)顯示 ，無抖動感；3.3V，5V電壓通吃；應用起來也挺方便，不用去海搜Arduino庫了，清一色的自定義即可，接口也是適配于Arduino 傳感器擴展板的。

圖10 SPI LED Module V1.0

順便給出一個它的顯示程序，功能是靜態(tài)顯示01234567，供大家參考。
//Pin connected to ST_CP of 74HC595
int latchPin = 4;
//Pin connected to SH_CP of 74HC595
int clockPin = 3;
////Pin connected to DS of 74HC595
int dataPin = 2;
int tab[]=
{
  0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f
};
void setup() {
  //set pins to output because they are addressed in the main loop
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  for(int i = 0; i < 8; i++)// shut off all the segments before being displayed
  {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST,0xff);  
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(10);
  }   
}

void loop()
{
  for(int i = 0; i < 8; i++)// display 0-7
  {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST,tab[7-i]);  
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(1000);
  }  
  while(1)//stop refresh the registers,then the numbers display steady
  {
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
  }
} 

圖11 SPI LED Module V1.0顯示0-7

下面是相關鏈接

8位靜態(tài)數(shù)碼管級聯(lián)的視頻演示   http://v.youku.com/v_show/id_XNDU1MTMyOTA0.html
8位靜態(tài)數(shù)碼管 擴展顯示模塊   http://m.lifestyle201.com/goods-97.html
Arduino UNO R3                http://m.lifestyle201.com/goods-141.html
Arduino 傳感器擴展板v5.0   http://m.lifestyle201.com/goods-147.html
什么是SPI                    http://baike.baidu.com/view/245026.htm