探索SparkFun SPI Shortcut：轻松实现SPI通信

在电子设计领域，SPI（Serial Peripheral Interface）通信协议是一种常用的串行通信方式，用于在微控制器和外部设备之间进行高效的数据传输。今天，我们要介绍一款名为SparkFun SPI Shortcut的工具，它为SPI通信提供了一种简单而便捷的解决方案。

文件下载：TOL-09235.pdf

一、SPI Shortcut概述

SparkFun SPI Shortcut是一款能够让用户轻松与SPI设备进行通信的工具。它具备完整的SPI选项控制功能，并且通过简单的USB用户界面实现操作。用户无需复杂的设置，就能开始连接新设备，开启SPI通信之旅。

二、产品特性

1. 便捷的用户界面固件

提供开箱即用的SPI通信功能，用户无需编写复杂的代码，就能实现与SPI设备的通信。

2. USB连接

通过USB接口与计算机连接，方便快捷，无需额外的复杂硬件连接。

3. 四电线SPI接口

具备3.3V输入/输出电平的四电线SPI接口，可适应多种SPI设备的通信需求。

4. 电源供应

板载3.3V和5V电源，并提供电源接口，为连接的设备提供稳定的电源供应。

5. 可选的TWI接口

支持TWI（Two-Wire Interface）接口，增加了设备的通信灵活性。

三、使用方法

1. 驱动安装

首先，从http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm下载虚拟串口驱动，并按照http://www.ftdichip.com/Documents/InstallGuides.htm的说明进行安装。

2. 设备连接

将SPI Shortcut设备连接到计算机的USB端口，然后打开终端。由于SPI Shortcut上的FT245 USB通信芯片具有自动波特率功能，设备可以在任何标准波特率下进行通信。连接到设备所连接的COM端口，并按下设备上的复位按钮，此时会显示SPI Shortcut主菜单。

3. 主菜单操作

主菜单有两个选项：

• Actions：包含与SPI设备交互的所有功能。
• Settings：可调整SPI Shortcut的SPI设置，以适应特定设备的需求。

四、菜单详细介绍

1. 操作菜单（Actions Menu）

• 发送命令字符串（Send command string）：允许发送最多256字节的字符串，其中可以包含十六进制字符和命令选项，以更好地控制信号线和命令流程。例如，要向设备写入0x0A和0x40，延迟20ms后读取响应，命令字符串为“CL 40 0A DY DY RR CH”。设备会执行指定操作并打印完整报告。需要注意的是，设备会在每个命令字符串结束时自动将片选线拉高，但不会在每次交易开始时自动将片选线拉低，这需要通过包含“CL”命令来实现。
• 发送ASCII字符（Send ASCII characters）：一次发送一个ASCII字符。输入字符时，设备会自动将CS线拉低，发送字符后再将CS线拉高。
• 连续接收（Continuous receive）：按照设置选项指定的数据速率对SCLK线进行时钟操作，以每行16字节的格式打印SPI数据寄存器中的数据，直到按下CTRL+C停止。
• 返回主菜单（Return to main menu）：返回主菜单。

2. 设置菜单（Settings Menu）

• 设置时钟极性和相位（Set clock polarity and phase）：可设置SPI通信的时钟极性和相位。
• 设置频率（Set frequency）：可选择不同的SPI时钟频率，如4MHz、2MHz、1MHz等。选择后，频率设置将保存到设备断电。
• 设置数据顺序（Set data order）：可设置数据传输的顺序，如MSB（最高位优先）或LSB（最低位优先）。
• 显示当前设置（Show current settings）：显示当前的SPI设置。
• 返回主菜单（Return to main menu）：返回主菜单。

五、应用示例

1. 与VS1053音频解码器开发板通信

VS1053音频解码器开发板能够解码MP3文件并通过30欧姆扬声器播放。为了测试其功能，我们可以使用SPI Shortcut。首先，将扬声器连接到VS1053板的扬声器输出端，然后连接相应的SPI线。VS1053板的电源和地连接到SPI Shortcut的5V输出和地。由于VS1053的最大SPI时钟频率为5MHz，数据顺序为MSB，数据在时钟上升沿有效，SPI Shortcut的默认设置（500kHz，MSB，上升沿）适用。根据数据手册，要启动测试，需要将芯片配置为“测试模式”，然后启动正弦测试。具体的命令序列为“CL 02 00 0C 20 CH DY 53 EF 6E AA 00 00 00 00”。在终端中选择“Action Menu->Send command byte”，输入上述序列并回车，扬声器将开始播放正弦波，SPI Shortcut会打印操作报告。

2. 与SCP1000压力传感器通信

SCP1000压力传感器可以读取环境中的温度和压力数据。我们可以使用SPI Shortcut快速配置设备并测试房间温度。步骤如下：

1. 将设备配置为低噪声模式。
2. 延迟100ms。
3. 将设备配置为高分辨率模式。
4. 读取温度数据。

根据数据手册，操作命令如下：

Write 0x2D to 0x02
Write 0x03 to 0x01
Write 0x02 to 0x03
Delay 100ms
Write 0x0A to 0x03
Write 0x21 with read configuration
Read next two bytes (MSB and LSB temperature data)

由于SCP1000的通信协议要求CPHA = 1和CPOL = 1，我们需要在SPI Shortcut的设置菜单中进行相应更改。连接SCP1000到SPI Shortcut，启动终端并按下复位按钮，选择“Settings Menu->Set Clock Polarity/Phase->Mode 4”。根据通信协议，将寄存器地址进行相应转换后，得到SPI Shortcut命令字符串“CL0A2DCHCL0603CHCL0E02CHDYDYDYDYDYDYDYDYDYDYCL0E0ACHCL84RRRRCH”。在主菜单中选择“Actions Menu->Send command string”，将上述命令复制粘贴到终端（省略注释和空格）并回车，设备将执行命令并打印报告。接收到的两个字节为0x01和0xE1，转换为16位值为0x01E1，根据数据手册，这是读取温度的20倍。将其转换为华氏温度为75.3度，成功测试了SCP1000，而无需使用专用微控制器。

六、总结

SparkFun SPI Shortcut为电子工程师提供了一种简单、便捷的方式来实现SPI通信。通过其直观的用户界面和丰富的功能选项，工程师可以快速连接和测试各种SPI设备，节省开发时间和精力。无论是音频解码器、压力传感器还是其他SPI设备，SPI Shortcut都能帮助你轻松完成通信任务。你在使用SPI通信时是否遇到过困难？你认为SPI Shortcut能解决你的哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的想法。