Python SPI

### Python中的SPI实现及相关库 对于Python中与SPI（串行外设接口）相关的操作或库，通常会涉及到硬件层面的操作。在嵌入式开发环境中，如树莓派或其他单板计算机上，可以通过特定的库来访问SPI总线。 #### 使用`spidev`库进行SPI通信 `spidev`是一个用于Linux系统的Python模块，允许直接通过SPI协议与设备通信。此模块提供了简单的方法来配置和传输数据给连接至SPI端口上的外围设备[^1]。 安装`spidev`： ```bash pip install spidev ``` 下面是一段简单的例子展示如何利用`spidev`读写SPI设备的数据： ```python import spidev import time spi = spidev.SpiDev() # 创建一个新的SpiDev对象 spi.open(0, 0) # 打开SPI通道 (bus=0, device=0) def read_adc(channel): """Read SPI data from MCP3008 chip.""" r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) adc_out = ((r[1]&3) << 8) + r[2] return adc_out while True: value = read_adc(0) # 假定我们正在从ADC的第一个信道获取数值 print(f'Channel 0 Value: {value}') time.sleep(0.5) ``` 这段代码展示了怎样打开指定编号的SPI总线并执行一次完整的事务处理过程——发送命令字节序列并通过调用`xfer2()`方法接收返回的结果。这里假设使用的是MCP3008模数转换器作为示例外部组件。 #### 使用`RPi.GPIO`配合软件SPI模拟 如果目标平台不支持硬件SPI或者想要更灵活地控制信号线，则可以考虑采用基于GPIO引脚的纯软件方式来仿真SPI通讯。这可通过`RPi.GPIO`这样的通用输入/输出库完成。不过需要注意这种方法效率较低，在实时性和速度上有一定局限性。 ```python import RPi.GPIO as GPIO from time import sleep # 设置管脚模式为BCM编码 GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 定义SPI参数 CLK_PIN = 18 # SCK时钟信号 MOSI_PIN = 23 # 主机输出从机输入 MOSI 数据线 MISO_PIN = 24 # 主机输入从机输出 MISO 数据线 CS_PIN = 25 # 片选 CS 或者 SS 线 # 初始化GPIO设置 GPIO.setup(CLK_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(MOSI_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(MISO_PIN, GPIO.IN) GPIO.setup(CS_PIN, GPIO.OUT) def transfer_byte(byte_val): response = 0 for i in range(8): if byte_val & 0x80: GPIO.output(MOSI_PIN, GPIO.HIGH) else: GPIO.output(MOSI_PIN, GPIO.LOW) GPIO.output(CLK_PIN, GPIO.HIGH) bit_in = GPIO.input(MISO_PIN) response |= (bit_in << (7-i)) GPIO.output(CLK_PIN, GPIO.LOW) byte_val <<= 1 return response try: while True: GPIO.output(CS_PIN, GPIO.LOW) result = transfer_byte(0xFF) # 发送一个测试字节并获得响应 print(hex(result)) GPIO.output(CS_PIN, GPIO.HIGH) sleep(1) finally: GPIO.cleanup() ``` 上述程序片段实现了最基本的位bang形式下的SPI交互逻辑，其中包含了手动管理时序关系以及时钟同步机制。这种方式虽然不够高效但对于学习理解底层工作原理很有帮助。