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图1 在面包板上做实验
现在稍微复杂一点的组件多数采用某种总线与Arduino板通信，以便让Arduino挂接更多的组件。因此，如果我们要进一步学习Arduino，就必须掌握常见的几种总线。现在组件总线很多，最常见的是I2C（Inter-Integrated Circuit，芯片间总线，缩写也写作IIC），我们前面有好几篇文章介绍过。I2C的优势很多，缺点是速率较低。如果需要高速率交换信息，譬如各种存储芯片、视频等，就得改用SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）总线。总线不是高不可攀的东西。用一个74HC595芯片就可以做一个SPI组件，与Arduino板连接。通过用74HC595自制SPI总线，我们就能更深入地了解SPI总线的工作机理。
74HC595是8位串入并出的位移缓存器，三态输出，可级联。它可以直接连SPI总线，接收来自SPI的串行数据，转换成并行数据。因此，也可用来扩展数字输出口。
实验只需要一个74HC595芯片和一个8位电平指示器。
图2是74HC595与Arduino的连接。74HC595的/OE(13)是使能，电平拉低时芯片才工作，因此必须接Gnd。/MR(10)是主复位，为低电平时，存储数据被清空，因此必须接Vcc。DS(14)是串行数据输入，接Arduino的D11数字口。STCP(12)是存储寄存器时钟输入，接Arduino的D8。SHCP(11)是移位寄存器的时钟输入，接Arduino的D12。
图2 74HC595与Arduino的连接
下面是代码。你要在Arduino项目里使用SPI总线，必须先接入SPI库。SPI库是内置的，逐级点选菜单栏“Sketch|装入库|SPI”，即可连接上SPI库。Q0~Q7是平行输出，分别接8位电平指示器的D0~D7。Q7S是串行输出，供级联用的。如果你想用SPI总线扩展16个数字输出口，你就用两个74HC595，这个Q7S接下一个74HC595的DS端。如果是单个74HC595，这个Q7S就空置。
#include
#define LatchPin 8 //STCP
#define ClockPin 12 //SHCP
#define DataPin 11 //DS
//LED状态显示的变量
char table[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
void setup() {
pinMode(LatchPin, OUTPUT);
pinMode(ClockPin, OUTPUT);
pinMode(DataPin, OUTPUT);
}
void loop() {
for(int i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(LatchPin, LOW);
shiftOut(DataPin, ClockPin, MSBFIRST, table[i]);
digitalWrite(LatchPin, HIGH);
delay(500);
}
}
本来需要8个LED、8个限流电阻做8位指示，后来买到了8位指示组件，只有一元一个，就做了这个实验。74HC595是一元10只，因此，实验成本只有1.40元。可开始LED不亮。测试发现，这个8位指示组件是共阳的，公共端应该接Vcc，而不是接Gnd。这样，输入低电平时，LED才点亮。为此，上面的“char table[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};”改成了“char table[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F};”。也就是说，送8位电平指示器的是反码。这个好，顺便对反码也有了感性认识。