Arduino连接了并行设备后，还剩下什么？

    有没有发现你的Arduino控制器的端口总是不够用？一些并行数据传输的设备总是会占用很多的端口，一大团乱糟糟的连接线，会让你大伤脑筋。如果你想用普通的4位LED数码管显示一个时钟，那么你需要用到8+4=12个端口！这对于Arduino UNO R3这样的，只余12个数字端口的小板子来说，还剩下什么？
我们当然不会那么做，因为那样做你就像被绑在大树上一般。有更聪明的方法，那就是让数据串行，比较突出的代表是SPI总线串行通信方式，遵守SPI总线协议。
SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种四线同步总线，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线（SDO、SDI、SCLK、CS），如果你只有一个SPI设备时，那你可以只用两根线（SDO、SCLK），节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议因其硬件功能很强，与SPI总线有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

Arduino连接了SPI接口后，还会剩下很多

    下面就向大家介绍两款国外SPI总线接口的Arduino  LED显示器，体会一下SPI的好处。（注：测试环境为：win7下Arduino IDE 1.0.5+奥松机器人Arduino UNO R3+奥松机器人Arduino sensor Shield V5.0）

 
图1 Arduino UNO R3 与Arduino sensor Shield V5.0

    第一款，4位LED数码管模块，呵呵，别担心 ，此管非彼管，不是普通的了，是具有SPI接口的4位LED数码管模块，因为现在只用了一个模块，所以，它的连接线可以最简化到除了电源线、地线以外，就只有SDO、SCLK这两条线！是不是so easy？但它可是简约而不简单哦。
 

     
          图2 SPI接口4位LED数码管正面图                图3 SPI接口4位LED数码管背面图

    它采用了一块TM1637专用LED控制芯片，属于开源硬件，在网上可以找到它的Arduino库。模块采用SPI 串行接口，能够控制6位的8段LED数码管，可以在Arduino程序中设定8级可调的辉度，方便应用于不同明暗程度的场合；与Arduino控制器的连接也很方便，毕竟才两根线嘛，而且还可以在Arduino程序中更改端口号，真是太人性化了！

我选择，我喜欢

    好吧，那先来看看怎么选择它的辉度的：
 

 
图4 Arduino 程序文件中可更改辉度相关数据

 
    在Arduino程序文件中,找到tm1637.set(BRIGHT_TYPICAL);其中值就是辉度值，可以设定为0-7的任意整数，0表示最暗。
下面两图为辉度为0与7时的对比。

图5  SPI接口Digit Display模块的辉度0与辉度7的对比图

    再来看看如修改端口？
 

图6 Arduino 程序文件中可自定义相关SPI端口号

    第二款，10位LED Bar，它采用了一块YM9221专用LED控制芯片，也属于开源硬件，在网上可以找到它的Arduino库。模块亦采用SPI 串行接口，这款显示器与上面介绍的相比，缺点在于：1.辉度不可自由调节，是通过三个精密电阻给定的；2.SPI端口的修改也不够方便，要到Arduino库LED_Bar.h中修改最多6条语句才行。优点在于：1.其将可控的12段LED分成三部分，也就是说，可以分段给定辉度值；2.它是具有SPI全功能的模块，板上已给出SPI输入输出的口线位置，想级联，那是相当容易。

      图7 SPI接口LED Bar模块正面图                  图8 SPI接口LED Bar 模块反面图

    下面说明一下如何更改LED Bar 的SPI端口，这里要跟你的Arduino板子对应，参考Arduino原理图与AVR芯片相关的引脚名称。

图9 Arduino 程序文件中更改SPI总线端口相关数据
 
 

    悄悄地说一句：与这两款相似功能的产品即将由奥松机器人推出，敬请关注奥松机器人的官网 :)

SPI在国内

说了这么多新的SPI总线芯片模块，再来比较一下采用国内较为通用的74HC595芯片的SPI总线接口LED模块吧，就拿现在奥松机器人推出的一款SPI LED  Module V1.0来说，它用了8片SPI芯片，一位LED一个，成本是大了点。但优点是电流足够强大，实际上它用的LED也是个头不小，挺配套，呵呵；芯片自带缓冲，可静态显示 ，无抖动感；3.3V，5V电压通吃；应用起来也挺方便，不用去海搜Arduino库了，清一色的自定义即可，接口也是适配于Arduino 传感器扩展板的。

图10 SPI LED Module V1.0

顺便给出一个它的显示程序，功能是静态显示01234567，供大家参考。
//Pin connected to ST_CP of 74HC595
int latchPin = 4;
//Pin connected to SH_CP of 74HC595
int clockPin = 3;
////Pin connected to DS of 74HC595
int dataPin = 2;
int tab[]=
{
  0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f
};
void setup() {
  //set pins to output because they are addressed in the main loop
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  for(int i = 0; i < 8; i++)// shut off all the segments before being displayed
  {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST,0xff);  
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(10);
  }   
}

void loop()
{
  for(int i = 0; i < 8; i++)// display 0-7
  {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST,tab[7-i]);  
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(1000);
  }  
  while(1)//stop refresh the registers,then the numbers display steady
  {
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
  }
} 

图11 SPI LED Module V1.0显示0-7

下面是相关链接

8位静态数码管级联的视频演示   http://v.youku.com/v_show/id_XNDU1MTMyOTA0.html
8位静态数码管 扩展显示模块   http://www.alsrobot.cn/goods-97.html
Arduino UNO R3                http://www.alsrobot.cn/goods-141.html
Arduino 传感器扩展板v5.0   http://www.alsrobot.cn/goods-147.html
什么是SPI                    http://baike.baidu.com/view/245026.htm