SPI: pantallas TFT, memorias externas

Introducción Teórica

El Interfaz de Periféricos en Serie (SPI) es un protocolo de comunicación que permite el intercambio de datos entre microcontroladores y periféricos, como pantallas TFT y memorias externas. Este protocolo utiliza cuatro líneas de comunicación, lo que permite transferencias de alta velocidad en modo full-duplex. En el mundo de la mecatrónica e Internet de las Cosas (IoT), SPI es vital para interconectar componentes electrónicos y lograr una comunicación eficiente y rápida.

Las aplicaciones de SPI en mecatrónica son variadas, desde máquinas de control numérico que requieren pantallas para visualizar datos, hasta sistemas de seguridad que necesitan almacenar grandes cantidades de información en memorias externas. En la industria, SPI se utiliza en sistemas de automatización, vehículos autónomos, dispositivos médicos, entre otros.

Explicación Técnica Detallada

El ESP32 es un microcontrolador con capacidades Wi-Fi y Bluetooth, con un soporte robusto para comunicación SPI. Tiene dos periféricos SPI, denominados SPI0 y SPI1, destinados a la memoria flash y las interfaces Ethernet, respectivamente. También tiene un periférico SPI adicional, SPI2, también conocido como HSPI, que se puede utilizar libremente.

Los registros más importantes para la configuración de SPI en ESP32 son SPI_CTRL_REG, SPI_CTRL2_REG y SPI_CLOCK_REG. Estos registros determinan el comportamiento del SPI, como el modo de transferencia y la velocidad de reloj.

Para utilizar SPI en ESP32, el Arduino IDE proporciona la biblioteca SPI.h. Un código de ejemplo para comunicarse con una memoria externa es:

#include 

#define PIN_MOSI 23
#define PIN_MISO 19
#define PIN_CLK 18
#define PIN_CS 5

void setup() {
  SPI.begin(PIN_CLK, PIN_MISO, PIN_MOSI, PIN_CS);
}

void loop() {
  SPI.beginTransaction(SPISettings(2000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));
  digitalWrite(PIN_CS, LOW);
  SPI.transfer(0x03);
  SPI.transfer16(0x0000);
  byte result = SPI.transfer(0x00);
  digitalWrite(PIN_CS, HIGH);
  SPI.endTransaction();

  delay(1000);
}

Este código realiza una lectura de la memoria externa cada segundo. La función transfer() envía un comando a la memoria externa para leer un byte. El diagrama de conexión para este código sería conectar los pines MISO, MOSI, CLK y CS del ESP32 a los pines correspondientes de la memoria externa.

Ejercicios Prácticos Visuales

Proyecto Aplicado

Evaluación y Troubleshooting