MSP430G2553 - SPIのソースを表示

== 概要 ==
SPI (Serial Peripheral Interface) は、マスター・スレーブ方式を採用するシリアル通信インターフェースの一種であり、主にマイコンとペリフェラル (周辺機器) 間の通信に使用される。<br>
<br>
同期式通信で、マスターがクロック信号を生成する。<br>
全二重 (双方向) 通信が可能であり、少ないピン数で高速なデータ通信を実現することができる。<br>
<br>
SPIの主な特徴を以下に示す。<br>
* マスター・スレーブ方式
*: マスター・スレーブ方式を採用しており、通常1つのマスターデバイスが1つ以上のスレーブデバイスを制御する。
*: <br>
* 全二重通信
*: 全二重通信が可能であり、マスターとスレーブが同時にデータを送受信できる。
*: <br>
*: 3本以上の信号線
*: SPIは、以下に示す信号線を使用する。
*:* SCLK (Serial Clock)
*:*: マスターが生成するクロック信号
*:* MOSI (Master Output, Slave Input)
*:*: マスターからスレーブへのデータ送信線
*:* MISO (Master Input, Slave Output)
*:*: スレーブからマスターへのデータ送信線
*:* SS (Slave Select)
*:*: マスターがスレーブを選択するための信号線
* デイジーチェーン接続
*: 複数のスレーブを接続する場合、デイジーチェーン接続が可能である。
*: これにより、マスターは最小限の信号線でスレーブを制御することができる。
*: <br>
* 高速通信
*: SPIは比較的高速な通信が可能であり、一般的にはMHz単位のクロック周波数で動作する。
*: <br>
* 柔軟性
*: SPIはクロック極性（CPOL）とクロック位相（CPHA）を設定できるため、様々なデバイスに対応可能です。
<br>
SPIは、EEPROM、フラッシュメモリ、センサ、ディスプレイ等、多様なペリフェラルとの通信に広く使用されている。<br>
<br>
ただし、シンプルな構成と高速性が特徴であるが、デバイス数の増加に伴い信号線が増えるため、大規模なシステムには不向きな場合がある。<br>
<br><br>

== MSP430G2553のSPI通信 ==
==== MSP430G2553のSPIモジュール ====
MSP430G2553におけるSPIモジュールは、USCI_A0レジスタ (Universal Serial Communication Interface) を使用することにより、実現することができる。<br>
MSP430マイコンでは、マスターおよびスレーブとして動作可能である。<br>
<br>
7つの動作モードが選択できる。 (3線式SPI、4線式SPI、I2C等)<br>
<br>
データ長は<u>7ビット</u>、または、<u>8ビット</u>が選択可能である。<br>
<br>
MSP430G2553のSPIは、センサ、メモリ、ディスプレイ等の外部デバイスとの高速なデータ通信に適している。<br>
適切な設定と通信プログラムにより、効率的なデータ交換が可能である。<br>
<br>
==== SPI通信で使用する信号線 ====
* SCLK (Serial Clock)
*: マスターが生成するクロック信号
* MOSI (Master Out, Slave In)
*: マスターからスレーブへのデータ送信線
* MISO (Master In, Slave Out)
*: スレーブからマスターへのデータ送信線
* CS (Chip Select)
*: スレーブを選択するための信号線
<br>
=== SPI通信の動作概要 ====
まず、マスターがクロック信号を生成し、通信を開始する。<br>
マスターとスレーブは、MOSIとMISOを介して同時にデータを送受信する。<br>
<br>
次に、マスターはCSを使用して通信するスレーブを選択する。<br>
クロックの極性 (CPOL) とフェーズ (CPHA) は設定可能である。<br>
<br>
==== SPI通信の設定手順 ====
# SPIに使用するピンの機能を選択する。 (UCA0SIMO、UCA0SOMI、UCA0CLK)
# クロック源の選択とボーレートを設定する。
# SPIモード (マスター / スレーブ) を選択する。
# データ長、クロックの極性とフェーズを設定する。
# 必要に応じて、割り込みを設定する。
# マスターの場合は、CSピンを制御する。
<br>
==== サンプルコード : データの送信 ====
以下の例では、MSP430G2553がマスターとしてSPI通信を行い、スレーブデバイスにデータ (0x55) を繰り返し送信している。<br>
以下に示す手順により、SPI通信を行っている。<br>
<br>
# まず、spi_init関数でSPIの初期化を行う。
#: spi_init関数では、SPIに使用するピンの機能選択、クロック源の選択、ボーレートの設定、SPIモードの設定等を行う。
# メインループ内で、以下の処理を繰り返す。
## CSピンをLowにしてスレーブを選択する。
## spi_send_byte関数を実行して、データ (例: 0x55) をスレーブに送信する。
##: spi_send_byte関数では、送信バッファが空になるまで待機して、データを送信バッファに書き込む。
## CSピンをHighにしてスレーブを解放する。
## 100[ms]の遅延を入れる。
<br>
スレーブデバイスの種類や接続方法に応じて、サンプルコードを適宜変更すること。<br>
<br>
 <syntaxhighlight lang="c">
 #include <msp430.h>
 
 #define SPI_SCLK_PIN   BIT5  // P1.5 (UCB0CLK)
 #define SPI_MOSI_PIN   BIT7  // P1.7 (UCB0SIMO)
 #define SPI_MISO_PIN   BIT6  // P1.6 (UCB0SOMI)
 #define SPI_CS_PIN     BIT4  // P1.4 (CS)
 
 void spi_init(void);
 void spi_send_byte(unsigned char data);
 
 int main(void)
 {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;    // ウォッチドッグタイマを停止
 
    spi_init();                  // SPIの初期化
 
    while (1) {
        P1OUT &= ~SPI_CS_PIN;    // CSをLowにしてスレーブを選択
        spi_send_byte(0x55);     // データ (例: 0x55) を送信
        P1OUT |= SPI_CS_PIN;     // CSをHighにしてスレーブを解放
        __delay_cycles(100000);  // 100[ms]の遅延
    }
 }
 
 void spi_init(void)
 {
    P1SEL  |= SPI_SCLK_PIN | SPI_MOSI_PIN | SPI_MISO_PIN;  // SPI用のピンを選択
    P1SEL2 |= SPI_SCLK_PIN | SPI_MOSI_PIN | SPI_MISO_PIN;
    P1DIR  |= SPI_CS_PIN;                                  // CSピンを出力に設定
    P1OUT  |= SPI_CS_PIN;                                  // CSをHighに設定
 
    UCB0CTL1 |= UCSWRST;                                   // UCB0をリセット
    UCB0CTL0 |= UCCKPH | UCMSB | UCMST | UCSYNC;           // MSBファースト, マスターモード, 同期モード
    UCB0CTL1 |= UCSSEL_2;                                  // SMCLK
    UCB0BR0   = 0x02;                                      // ボーレートを設定 (SMCLK / 2)
    UCB0BR1   = 0;
    UCB0CTL1 &= ~UCSWRST;                                  // UCB0をリセット解除
 }
 
 void spi_send_byte(unsigned char data)
 {
    while (!(IFG2 & UCB0TXIFG));   // 送信バッファが空になるまで待機
    UCB0TXBUF = data;              // データを送信バッファに書き込む
 }
 </syntaxhighlight>
<br>
==== サンプルコード : データの受信 (マスターデバイス側) ====
以下の例では、MSP430G2553がマスターとしてSPI通信を行い、スレーブデバイスからデータを繰り返し受信している。<br>
以下に示す手順により、SPI通信を行っている。<br>
<br>
# まず、spi_init関数でSPIの初期化を行う。
#: spi_init関数では、SPIに使用するピンの機能選択、クロック源の選択、ボーレートの設定、SPIモードの設定等を行う。
# メインループ内で、以下の処理を繰り返す。
## CSピンをLowにしてスレーブを選択する。
## spi_receive_byte関数を実行して、スレーブからデータを受信する。
##: 受信バッファ (1[byte]) にデータが受信されるまで待機する。
##: 受信したデータを変数received_dataに格納する。
## CSピンをHighにしてスレーブを解放する。
## 100[mS]の遅延を入れる。
<br>
スレーブデバイスの種類や接続方法に応じて、サンプルコードを適宜変更すること。<br>
<br>
 <syntaxhighlight lang="c">
 #include <msp430.h>
 
 // マクロは、データ送信の場合と同様のため省略
  
 void spi_init(void);
 unsigned char spi_receive_byte(void);
 
 int main(void)
 {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;               // ウォッチドッグタイマを停止
 
    spi_init();                             // SPIの初期化
 
    unsigned char received_data;
 
    while (1) {
       P1OUT &= ~SPI_CS_PIN;                // CSをLowにしてスレーブを選択
       received_data = spi_receive_byte();  // データを受信
       P1OUT |= SPI_CS_PIN;                 // CSをHighにしてスレーブを解放
 
       // 受信したデータを処理
       // ...略
 
       __delay_cycles(100000);  // 100[mS]の遅延
    }
 }
 
 void spi_init(void)
 {
    // データ送信の場合と同様のため省略
 }
 
 unsigned char spi_receive_byte(void)
 {
    while (!(IFG2 & UCB0RXIFG));   // 受信バッファ (1[byte]) にデータが入るまで待機
    return UCB0RXBUF;              // 受信バッファからデータを読み込む
 }
 </syntaxhighlight>
<br><br>


__FORCETOC__
[[カテゴリ:MSP430]]