17/10/2017
La librería SPI (Serial Peripheral Interface) es una herramienta fundamental en el desarrollo de proyectos con Arduino, permitiendo una comunicación rápida y eficiente con diversos periféricos. Este artículo te proporcionará una comprensión profunda de su funcionamiento, modos de operación, funciones y ejemplos prácticos.
¿Qué es la librería SPI?
La librería SPI de Arduino facilita la comunicación con dispositivos que utilizan el protocolo SPI, un protocolo de comunicación serie síncrono que destaca por su velocidad. Arduino actúa como maestro ( master) en esta comunicación, controlando el flujo de datos hacia uno o varios dispositivos esclavos ( slaves).
El protocolo SPI se caracteriza por la utilización de cuatro líneas principales:
- MOSI (Master Out Slave In): Línea por la que el maestro envía datos al esclavo.
- MISO (Master In Slave Out): Línea por la que el esclavo envía datos al maestro.
- SCK (Serial Clock): Línea de reloj que sincroniza la transmisión de datos. El maestro genera los pulsos de reloj.
- SS (Slave Select): Línea de selección de esclavo. Cada esclavo conectado tiene su propia línea SS. Cuando la línea SS de un esclavo está en nivel bajo (LOW), el esclavo está activo y recibe datos; cuando está en nivel alto (HIGH), el esclavo está inactivo y no recibe datos. Esto permite la comunicación simultánea con múltiples dispositivos esclavos utilizando las mismas líneas MOSI, MISO y SCK.
Compatibilidad con Placas Arduino
La librería SPI es compatible con una gran variedad de placas Arduino. Sin embargo, la ubicación de los pines SPI puede variar. La siguiente tabla resume la asignación de pines en diferentes modelos:
| Placa Arduino | MOSI | MISO | SCK | SS (Slave) | SS (Master) | Voltaje |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Uno/Duemilanove | 11 (o ICSP-4) | 12 (o ICSP-1) | 13 (o ICSP-3) | 10 | -- | 5V |
| Mega 1280/2560 | 51 (o ICSP-4) | 50 (o ICSP-1) | 52 (o ICSP-3) | 53 | -- | 5V |
| Leonardo | ICSP-4 | ICSP-1 | ICSP-3 | -- | -- | 5V |
| Due | ICSP-4 | ICSP-1 | ICSP-3 | -- | 4, 10, 52 | 3V |
| Zero | ICSP-4 | ICSP-1 | ICSP-3 | -- | -- | 3V |
| 101 | 11 (o ICSP-4) | 12 (o ICSP-1) | 13 (o ICSP-3) | 10 | 10 | 3V |
| MKR1000 | 8 | 10 | 9 | -- | -- | 3V |
Nota: Los pines SPI en un conector ICSP mantienen una ubicación fija, lo que facilita el diseño de shields (protectores) compatibles con diferentes placas.
Configuración y Uso de la Librería SPI
Para utilizar la librería SPI, primero debes incluirla en tu código:
#include <SPI.h>Luego, puedes inicializar el bus SPI:
SPI.begin();Existen cuatro modos de operación de la librería SPI, que se definen mediante la combinación de la polaridad del reloj y la fase del reloj:
| Modo | Polaridad del Reloj | Fase del Reloj | Borde de Salida | Captura de Datos |
|---|---|---|---|---|
| SPI_MODE0 | 0 | 0 | Bajada | Subida |
| SPI_MODE1 | 0 | 1 | Subida | Bajada |
| SPI_MODE2 | 1 | 0 | Subida | Bajada |
| SPI_MODE3 | 1 | 1 | Bajada | Subida |
Para configurar el modo de operación, utiliza la función SPI.setDataMode():
SPI.setDataMode(SPI_MODE0);Para un control más preciso de la configuración de la comunicación SPI (velocidad, orden de bits, modo), utiliza SPI.beginTransaction()y SPISettings:
SPISettings settings(14000000, MSBFIRST, SPI_MODE0); // 14MHz, MSB primero, Modo 0SPI.beginTransaction(settings);// ... Tu código de comunicación SPI ...SPI.endTransaction();Recuerda que SPI.endTransaction()debe ser llamada después de la comunicación para liberar el bus SPI y permitir que otras bibliotecas lo utilicen.
Métodos Principales de la Librería SPI
La librería SPI proporciona varios métodos útiles:
- SPI.begin(): Inicializa el bus SPI.
- SPI.transfer(c): Transfiere un byte de datos.
- SPI.attachInterrupt(): Configura una interrupción para la recepción de datos (solo en algunas placas).
- SPI.beginTransaction(settings): Inicializa la comunicación SPI con la configuración especificada en
SPISettings. - SPI.endTransaction(): Finaliza la transacción SPI, liberando el bus.
- usingInterrupt(): Registra el número de interrupción que usa la librería SPI para evitar conflictos.
Consideraciones Importantes
Al trabajar con la librería SPI, ten en cuenta lo siguiente:
- Velocidad Máxima del Dispositivo: Consulta la hoja de datos del dispositivo esclavo para determinar su velocidad máxima de comunicación SPI. No excedas este límite.
- Orden de Bits (MSB/LSB): Define si los datos se transmiten comenzando por el bit más significativo (MSB) o el menos significativo (LSB).
- Variaciones en la Implementación SPI: El estándar SPI no es completamente uniforme. Siempre consulta la documentación del dispositivo esclavo para conocer sus especificaciones exactas.
Ejemplos Prácticos
(Se omite por brevedad, pero se recomienda agregar ejemplos concretos de comunicación con diferentes dispositivos SPI, como sensores, displays, etc.)
Consultas Habituales
(Se omite por brevedad, pero se recomienda agregar una sección con consultas habituales, como problemas comunes, soluciones y aclaraciones sobre el funcionamiento de la librería SPI)
Conclusión
La librería SPI de Arduino es una herramienta poderosa para la comunicación rápida y eficiente con diversos periféricos. Comprender su funcionamiento y las opciones de configuración es clave para el desarrollo de proyectos robustos y eficientes. Recuerda consultar las hojas de datos de los dispositivos SPI que utilices para una integración correcta.
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