SPI шлюз для компьютера (через com-порт) на ATTiny2313.

В этой статье мы рассмотрим как сделать для компьютера SPI-шлюз. Шлюз будет подключаться к ПК через старый-добрый com-порт стандарта RS-232, и предоставит нам возможность общаться с SPI-устройствами из любой терминальной программы для работы сom-портом, поддерживающей HEX-режим. Терминалок таких — пруд пруди, на сайте даже есть исходники простейшей подобной терминалки. Шлюз можно использовать, например, в качестве SPI-программатора для программирования различных контроллеров или микросхем памяти, или… да много чего (разных устройств с интерфейсом SPI — просто огромное количество).

Да, можно конечно реализовать SPI-интерфейс на COM-порту и без всяких шлюзов, просто дёргая ножками порта, но использование шлюза позволит, во-первых, значительно увеличить скорость, во-вторых, нормально работать с любыми USB-to-COM преобразователями и, в-третьих, значительно упростит разработку GUI для работы с разными SPI-устройствами.

Итак, в качестве мозгов шлюза (за широкую распространённость, высокую скорость, дешивизну и достаточно прогрессивную по сравнению, скажем, с теми же пиками архитектуру) был выбран контроллер ATTiny2313.

Cхема шлюза представлена ниже.

Детали:
R1 — 1..10 кОм
R2, R3 — 4,7 кОм
C1..C5 — 0,1 мкФ
C6,C7 — 15 пФ
кварц 20 МГц
+ преобразователь интерфейсов MAX232, контроллер ATTiny2313, 3 джампера и несколько разъёмов.

Как видите, — схема довольно банальна. «Самое вкусное», как говорится «вся соль», как и во всех схемах с контроллерами, находится не в «железе», а в прошивке. Но про прошивку как всегда будет написано отдельно (ссылка на статью про прошивку будет в конце этой статьи). Скажу только, что в прошивке будут программно реализованы все четыре режима SPI (аппаратный SPI, встроенный в контроллер, предоставляет только два режима, поэтому я решил от него отказаться и всё сделать программно).

Джамперы (перемычки) JP1, JP2 и резисторы R2, R3 оставлены специально для возможности использования нашего девайса в качестве I2C-шлюза, в который его легко превратить простой заменой прошивки. Они позволяют организовать необходимую для I2C подтяжку шины тактирования и шины данных к питанию, если это не сделано на плате к которой вы подключаетесь (для чего нужна такая подтяжка — смотрите в описании интерфейса I2C). Джампер JP3 позволяет запитать от шлюза подключаемое устройство.

Сам шлюз можно запитать прямо от компьютера, через стандартный разъём питания (как на рисунке справа), которых в любом компе с избытком. В этом разъёме нам нужно только два провода — красный (+5В) и чёрный (общий). На стороне шлюза нам, естественно, нужен ответный разъём, — как на рисунке слева.

Для возможностей внутрисхемного программирования (ICSP) контроллера, на разъёмы выведены ноги его аппаратного интерфейса SPI (Clock, MOSI, MISO) и нога reset.

Готовое устройство выглядит вот так:

Собственно, плата была разработана заново, но делать SPI-шлюз по этой плате я не стал (поленился), а просто допаял один провод к I2C-шлюзу (провод на обратной стороне платы, припаянный прямо к ноге контроллера) и сменил прошивку.