如何使用串行接口以74HC595移位寄存器作为展示向设备写入数据

第1步：硬件

我的目标只是演示不同的方法我仅将74HC595的8个输出中的4个连接到LED。调试我的代码就足够了：)如果您想使项目看起来更好，则可以将所有Qx输出连接到LED：）

您可以在图像上看到连接。

似乎不同的数据表都有74HC595的不同引脚名称，所以我在我使用的数据表中附加了引脚分配。

74HC595恒定连接：

GND（引脚8）

Vcc（引脚16）至5V

OE（引脚13）接地

SRCLR（MR）（引脚10）至5V

我使用了1k电阻和3mm LED。

步骤2：简单方法

对于所有方法，您都会看到连接到电路的示波器的屏幕截图作为性能证明。黄色走线是串行时钟（SRCLK），蓝色走线是锁存信号（RCLK）。同样，对于所有方法，我将展示函数shiftByte（）的实现，该函数采用单个字节并将其逐位（串行）写入74HC595

最简单的将数据写入移位寄存器的方法如本教程中所述。基本上，它使用内置的shiftOut（）函数来实现串行接口。这样，写入8位数据需要90微秒。不幸的是，包括代码不是简单的方法，因此您将在附加的zip文件中找到草图，并在shiftOut（）函数的屏幕截图中找到。这种方法可以，但是相对较慢。

步骤3：使用端口命令的方法

更好方式不是切换每个位，而是使用命令将数据写入整个端口。像这样：

PORTC＆= B11111101;//数据时钟低

PORTC =（PORTC＆B11111010）|（x＆B00000001）;//将时钟设置为低并输出位0

PORTC | = B00000100;//串行时钟高

您可以在此处找到有关端口操作命令的更多信息

使用此方法附带的示例草图。

以这种方式写入8位仅需4.5微秒。它比简单方法快20倍。

此方法的缺点：

代码不清楚。

所有使用的Arduino引脚应位于同一端口上。

应将74HC595的串行数据引脚连接到使用的Arduino端口的最低有效位

步骤4：使用嵌入式汇编代码

使用内联汇编代码可以实现进一步的优化。在所附的草图中，我能够在2.8微秒内写入8位。它比简单方法快32倍。

您可以在此处找到有关如何在C代码中使用内联汇编代码的好指南。

AVR指令集手册

此方法的缺点类似于上一个方法的缺点。

步骤5：使用硬件SPI接口

但是在这种情况下，最好的方法是使用硬件SPI接口。您可以在此处阅读如何使用它。基本上，它专用于芯片内部的串行通信硬件，可用于高速传输串行数据。写出所有8位只需要不到1微秒的时间。附有示例的草图。

对于此示例，74HC595与Arduino的连接应不同于所有其他示例中的连接。

由于此方法使用了Arduino内部的特定硬件，因此应连接74HC595

Arduino引脚13（SCK）到74HC595的引脚11（SRCLK）（串行移位时钟）

Arduino引脚A1到74HC595的引脚12（RCLK） （输出锁存时钟）通常这可以是任何引脚。

Arduino的11HC引脚（MOSI）到74HC595的14引脚（SER）（串行数据输入）

所以这就是最快的方法，也是相对简单的方法。

仅此而已。我希望您觉得此说明有用。任何评论将不胜感激。