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前言

Arduino ESP32是一款功能强大的开发板，它集成了WiFi和蓝牙模块，同时支持SPI总线通信。SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的通信协议，可以实现与多个外设的高速数据传输。本文将介绍Arduino ESP32中SPI的使用方法与示例代码，帮助你更好地理解和应用SPI协议。

一、SPI的使用

在Arduino中，如果你想使用SPI你需要使用SPIClass类
他的定义为：class SPIClass

1.1 构造SPI对象

SPI的构造函数如下：

SPIClass(uint8_t spi_bus=HSPI);

参数spi_bus表示要使用的SPI总线，它是一个可选参数，默认为HSPI。在ESP32上有两个可用的SPI总线，分别是HSPI（硬件SPI）和VSPI（虚拟SPI）。它们分别对应着引脚号14、12、13（时钟、MISO、MOSI）和引脚号18、19、23（时钟、MISO、MOSI）。通过指定spi_bus参数，你可以选择使用哪个SPI总线。

1.2 读取一字节

接收一字节的流程图如下：

首先我们要知道的是：我们的SPI他必须要发送一个数据他才能接收到一个数据，这非常重要

1. 开始SPI通信
   我们可以使用下面这个函数来开始SPI通信：

void beginTransaction(SPISettings settings);

他的参数为SPISettings，这个类有两个构造函数：

SPISettings() :_clock(1000000), _bitOrder(SPI_MSBFIRST), _dataMode(SPI_MODE0) {}
SPISettings(uint32_t clock, uint8_t bitOrder, uint8_t dataMode) :_clock(clock), 
_bitOrder(bitOrder), _dataMode(dataMode) {}

clock：指定 SPI 总线的时钟速率（单位为 Hz）。这个参数决定了数据传输的速度，可以根据具体的需求选择适当的速率。
bitOrder：指定数据位的传输顺序。可以是 MSBFIRST（最高位优先）或 LSBFIRST（最低位优先），用于指定数据的传输顺序。
dataMode：指定 SPI 总线的数据模式，用于定义时钟的相位和极性。可以选择以下四种数据模式：
SPI_MODE0：时钟极性为低电平，时钟相位为上升沿。
SPI_MODE1：时钟极性为低电平，时钟相位为下降沿。
SPI_MODE2：时钟极性为高电平，时钟相位为上升沿。
SPI_MODE3：时钟极性为高电平，时钟相位为下降沿。

2. 接收数据
   我们可以使用下面这个函数发送一个虚拟字节并接收一个字节的数据：

uint8_t transfer(uint8_t data);

他的参数为你要发送的具体数据，返回值为他传回的数据

3. 结束接收
   我们可以使用下面这个函数结束SPI的接收：

void endTransaction(void);

我们可以写出下面这个函数：

#include <SPI.h>

// Function to read one byte of data using SPI
uint8_t readSPI() {
  // Start SPI transaction
  SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

  // Send dummy byte to receive data byte
  uint8_t receivedData = SPI.transfer(0x00);

  // End SPI transaction
  SPI.endTransaction();

  // Return the received data byte
  return receivedData;
}

1.3 发送一字节数据

发送一字节的流程图如下：

上面所使用到的函数已经再前面介绍过了，这里不多赘述：

#include <SPI.h>

// Function to send one byte of data using SPI
void sendSPI(uint8_t data) {
  // Start SPI transaction
  SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

  // Send data byte
  SPI.transfer(data);

  // End SPI transaction
  SPI.endTransaction();
}

1.4 发送和接收一个字节数据

一般来说，我们都是发送一字节然后接收一字节的，上面的两个函数是对于某些场景的用途的，发送和接收一个字节数据才是通用的，他所使用的函数和我们上面无区别，我们可以写出下面这个函数：

#include <SPI.h>

// Function to send and read one byte of data using SPI
uint8_t transferSPI(uint8_t sendData) {
  // Start SPI transaction
  SPI.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

  // Send and receive data byte
  uint8_t receivedData = SPI.transfer(sendData);

  // End SPI transaction
  SPI.endTransaction();

  // Return the received data byte
  return receivedData;
}

总结

SPI是一种常用的通信协议，可以实现高速数据传输，广泛应用于各种外设的控制和通信。在Arduino ESP32中，SPI的使用非常简便。首先，通过指定引脚和SPI模式设置初始化SPI总线。然后，使用SPI库提供的函数，可以轻松地实现数据的发送和接收。在SPI通信中，主设备通过时钟信号与从设备进行同步，将数据传输到从设备，并接收从设备返回的数据。通过掌握SPI的使用方法，你可以与各种SPI设备（如传感器、显示屏、存储器等）进行高效的数据交互。

在编写SPI代码时，需要注意设置正确的引脚连接、设置SPI模式和传输速率，并遵循外设的通信协议。此外，了解SPI的特性和工作原理，可以帮助你优化代码和解决潜在的问题。通过尝试不同的SPI设备和功能，你可以进一步拓展你的Arduino ESP32项目的可能性。