SPI（Serial Peripheral Interface）是一種常見的串列通訊協議，用於在MCU和外部設備之間進行高速數據傳輸。SPI通訊通常用於連接MCU與各種外部設備，如感測器、螢幕、儲存裝置、無線模組等。

基本原理

SPI通訊是一種同步通訊協議，它基於主從（Master-Slave）架構。以下是SPI通訊的基本原理：

**主機（Master）：**MCU當主機，生成時鐘訊號並控制數據傳輸。
**從機（Slave）：**外部設備（如感測器或儲存裝置）當從機，按照主機的時鐘訊號進行數據傳輸。

SPI通訊使用四條訊號線進行通訊：

1. SCLK（Serial Clock）：主機生成的時鐘訊號，用於同步數據傳輸。
2. MISO（Master In Slave Out）：從機到主機的數據傳輸線，用於將數據從從機傳輸到主機。
3. MOSI（Master Out Slave In）：主機到從機的數據傳輸線，用於將數據從主機傳輸到從機。
4. CS/SS（Chip Select/Slave Select）：選擇要與主機通訊的從機的信號線。當CS/SS訊號為低電位時，表示該從機被選擇。

SPI通訊的用途

SPI通訊廣泛應用於各種嵌入式系統中，其中一些常見的用途包括：

感測器： 連接各種類型的傳感器，如溫度、壓力、陀螺儀等，以獲取數據。
儲存裝置： 用於與儲存裝置（如SD卡）進行通訊，以讀取或寫入數據。
螢幕： 控制OLED螢幕、TFT液晶螢幕等以顯示圖片影像。
通訊模組： 連接無線通訊模組，如Wi-Fi模組、LoRa模組等，以進行通訊。
嵌入式控制： 用於與其他MCU或外部控制器進行通訊，以協調不同部分的工作。

以下是一個基於Arduino的簡單SPI通訊範例程式。

主機端程式碼

#include <SPI.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin(); // 初始化SPI通訊
}

void loop() {
  byte dataToSend = 5; // 要發送的數據
  byte receivedData;

  digitalWrite(SS, LOW); // 啟用SPI通訊
  receivedData = SPI.transfer(dataToSend); // 傳送數據並接收回傳數據
  digitalWrite(SS, HIGH); // 停用SPI通訊

  Serial.print("Sent: ");
  Serial.print(dataToSend);
  Serial.print(" | Received: ");
  Serial.println(receivedData);

  delay(1000); // 延遲1秒
}

從機端程式碼

#include <SPI.h>

void setup() {
  SPI.begin(); // 初始化SPI通訊
  pinMode(SS, OUTPUT);
  SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
  SPI.setDataMode(SPI_MODE0);
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV4); // 設定SPI時鐘分頻
  SPI.attachInterrupt(); // 啟用SPI中斷
  Serial.begin(9600);
}

byte receivedData;

void loop() {
  if (receivedData == 0) {
    receivedData = SPI.transfer(0); // 接收主機發送的數據
    receivedData = receivedData * receivedData; // 計算平方值
    SPI.transfer(receivedData); // 將計算結果回傳主機
  }
}