SPI-Modul und Temperatursensor

Das SPI-Modul (serial peripheral interface) ermöglicht es, Peripherie wie ein Temperatursensor mit dem Mikrocontroller zu verbinden.

Der SPI-Bus hat 4 Leitungen: SCK (source clock) ist der Taktgeber, über MISO (master in slave out) empfängt der Mikrocontroller (master) Daten vom Sensor (slave), über MOSI (master out slave in) sendet der Mikrocontroller (master) Daten zum Sensor (slave) und über die CS (chip select) wird der entsprechende Sensor ausgewählt.

Mit jeder Übertragung werden 8 oder 16 Bit übertragen

In diesem Fall besteht der Master aus dem Mikrocontroller, Slave 1 ist der Temperatursensor TC77 und Slave 2 wäre ein weiterer Sensor. Für jeden weiteren Slave wird nur eine zusätzliche CS-Leitung benötigt.

Bei der Kommunikation zwischen Mikrocontrollern oder dem Raspberry Pi, kann der dsPIC33-Mikrocontroller auch als Slave programmiert werden. Hierfür verfügt er über einen eigenen CSS (chip select slave) - Anschluß.

Man beachte: Der Taktgeber ist immer der Master. Manchmal findet man auch die Bezeichnung SDO (serial data out) und SDI (serial data in). Die Bezeichnung MISO und MOSI hat den Vorteil, dass man unabhängig vom Master und Slave die richtigen Leitungen miteinander verbindet.

Die Übertragung beginnt sobald der entsprechende CS-Leitung logisch Null wird. Hierzu muß der Ruhezustand des Taktsignals definiert werden. In diesem Fall ist dies logisch Null, d.h. der aktive Zustand ist logisch Eins. Das Bitmuster 1101... wird hier hier nun bei jeder fallenden Flanke des Taktsignals übertragen. So kann zum Zeitpunkt der steigenden Flanke ein eindeutiger Pegel registriert werden.

Nachdem das letzte Bit übertragen wurde wird die CS-Leitung wieder auf logisch Eins gesetzt. Das erste ist hier das MSB (most significant bit), das letzte das LSB (least significant bit). Die Reihenfolge lässt beim dsPIC33-Mikrocontroller nicht vertauschen.

Übrigens, der dsPIC33-Mikrocontroller verfügt über zwei SPI-Module SPI1 und SPI2.

Das wichtigste Konfigurationsregister heißt SPI1CON1. Mit Hilfe des MODE16-Bits wählt man zwischen 8-Bit- und 16-Bit-Übertragung. Mit dem CKP-Bit (clock polarity select) definiert man den Ruhezustand des Taktsignals (clock). Das CKE-Bit (clock edge select) definiert nun, ob die Datenänderung bei fallender oder steigender Taktflanke statt findet. Mit dem MSTEN-Bit wählt man zwischen Master- und Slave-Modus.

Darüber hinaus gibt es noch das Konfigurationsregister SPI1CON2 und das Statusregister SPI1STAT. Im letzteren kann das SPI-Modul aktiviert werden und es kann der aktuelle Zustand des Moduls, ob bspw. die Übertragung fertig ist, abgefragt werden. Im SPI1BUF-Register werden die zu übertragenden Werte geschrieben und die empfangenen Daten zwischengespeichert.

Zur Konfiguration des SPI-Moduls werden in der entsprechenden Bibliothek die Funktionen void SPIinit(void); bzw InitSPI ( int cke, int ckp ); bereitgesetellt. Die letztere eignet sich als Testfunktion um die richtige Konfiguration für den Slave herauszufinden.

Durch den Aufruf SPIinit();, bzw. InitSPI(0,1); wird das SPI-Modul initialisiert. Mit der Funktion int ReadSPI ( unsigned char number ); kann ein Wert ausgelesen, mit der Funktion void WriteSPI ( unsigned char command, char number ); können Werte übertragen werden.