SPIのソフトのはなし

SPIとは
[Serial Peripheral Interface]の略で、クロック同期型の3線式シリアル通信です。
ハード的には
　クロック(SCK)に加えデーター出力(SO)、データー入力(SI)とチップセレクト(#CS)が設けられ、3線＋チップセレクトなので3線式と呼ばれています。PLL-ICやADC-ICなど I2Cよりも多く使われています。
　以前紹介したPLL+VCOのIC　ADF4360 はこのインターフェイスを使っており、過去H8 で5個の PLL-ICを制御したこともあり、比較的簡単にコントロール出来ますので、今回はソフト部分を紹介します。

ソフト的には
　今回のADF4360は、3種類の24ビットのデーターをレジスタに設定することで機能しますが、そのデーター転送の基本ルーチンとしてまず8ビット転送の out_byte( int data ) を説明します。

out_byte( int data )
{
　int i ;
　for( i=0x80 ;i > 0 ; ){
　　　IO.PDR1.BIT.B0 = 0; /* CLK Low */
　　　if( data >= i ){
　　　　IO.PDR1.BIT.B1 = 1; /* Data = 1 */
　　　　data = data - i ;
　　　} else {
　　　　 IO.PDR1.BIT.B1 = 0; /* Data = 0 */
　　　}
　　　IO.PDR1.BIT.B0 = 1; /* CLK High */
　　　i = i >> 1 ;
　　}
}

ループ変数 i に 0x80 を代入して 8Bit のMSB から data を比較していきます。
i と data の and をとる方法もありますが、今回は大きさを比較して 元の data から比較後Bitが立っていた場合に i を引いてゆくのと i を右にシフトしていくことで各ビットの High/Low を送信します。(High時にはDOが立ち上がりますのでレベルが立ち上がるまでに時間がかかります。クロックを立ち上げるまですこし時間をかせぐ狙いもありますが..)クロックの Low 時点でデーターを変化させ、確定後 Highにすることでタイミングを知らせます。
　全体のデーターを送るのは以下のルーチンです。

out_pll( )
{
　　int i ;

　　IO.PDR5.BIT.B2 = 0 ; /* PLL CS Low */

　　out_byte( 0x00 ) ; /* at Ref 20MHz */
　　out_byte( 0x0f ) ; /* Ref= 20KHz */
　　out_byte( 0xa1 ) ; /* Send R-Counter DATA */

　　IO.PDR1.BIT.B0 = 0; /* CLK Low */
　　IO.PDR5.BIT.B2 = 1 ; /* PLL CS High */

　　for ( i=0;i<100;++i) { } / * Wait */

　　IO.PDR5.BIT.B2 = 0 ; /* PLL CS Low */

　　out_byte( 0xc7 ) ;
　　out_byte( 0xf1 ) ;
　　out_byte( 0x20 ) ; /* Send Control DATA */

　　IO.PDR1.BIT.B0 = 0; /* CLK Low */
　　IO.PDR5.BIT.B2 = 1 ; /* PLL CS High */

　　for ( i=0;i<100;++i) { } / * Wait */

　　IO.PDR5.BIT.B2 = 0 ; /* PLL CS Low */

　　out_byte( pll_buff[0] ) ;
　　out_byte( pll_buff[1] ) ;
　　out_byte( pll_buff[2] ) ; /* Send Divider Data */

　　IO.PDR1.BIT.B0 = 0; /* CLK Low */
　　IO.PDR5.BIT.B2 = 1 ; /* PLL CS High */

}

各24ビットのデーターは out_byte() を3回呼んで送っています。この間に CS ポートを Lowにしておきますと、 CS の Highにするタイミングで各レジスタにラッチされます。PLL-ICが３つのレジスタを区別するには送られてきた24ビットの最後の2ビットを使って判断しています。
　今回周波数を決めるデバイダーデーターは pll_buff[] という配列変数にしておき、周波数変更時にこの変数を修正してこのルーチンを呼びます。このICの仕様により、リファレンスデーターが変わらなければ、デバイダデーターだけ送っても良いですが、伝送時間はさほど問題ない場合は全てを送った方が確実です。
関連・参考文書

RFワールド NO.8
　2章でADF4360を使ったRF信号発生器の製作記事が紹介されています。 USB-パラレル変換モジュールを使ってパソコンからコントロールできるようにしていますが、PLL-ICのレジスタ表や全体回路図・ハード的解説もあって参考になります。