74HC595 для 328/168 через его USART

[lfgjikjjyj]

для версии 7,5,2

2026-07-31_154956.png

74HC595_-_PRO_(USART)_(Code_-_Professional).ubi

Мало кто знает, что в Ардуино стоит USART, а не UART, и UART тут — режим USART'а, но им мало кто пользуется.
Но на деле это весьма гибкая и полезная вещь.
Из неё можно сделать к примеру второй аппаратный SPI, только мастера, но при этом с кучей плюшек, чего нет даже у SPI.

К примеру:
-- потоковая передача (двойная буферизация);
-- отправка 9 бит;
-- три личных прерывания;
-- гибкий делитель частоты (но здесь я повторил набор от SPI);
-- приёмник тоже имеет свой буфер, но тут он не нужен.
Ну и прочее.

под выбор пойдёт как:
если нужно иметь 2 аппаратных SPI на Arduino,
если нужно иметь свободные пины 10, 11, 12, 13,
если нужна высокая скорость на несколько каскадов, но при этом без прерываний за счёт буферной отправки (значительно быстрее, чем SPI)

из минусов:
не активен вывод в уарт
заняты пины тх 4

Сам блок можно настроить:
— задать количество каскадов (1–5);
— выбрать частоту тактирования (125 кГц – 8 МГц);
— выбрать режим синхронизации;
— выбрать порядок передачи битов;
— выбрать способ завершения передачи;
— выбрать условие отправки данных;
— выбрать любой пин защёлки;
— настроить защиту от коллизий записи;
— указать количество ошибок коллизий.

Режим синхронизации
меняет полярность пин тх и 4

2026-07-30_112431.png

2026-07-30_112553.png

Порядок передачи битов — какой бит байта передаётся первым: старший (MSB) или младший (LSB).
При MSB first разряд N байта управляет выходом QN (прямое соответствие, интуитивно понятно).
При LSB first соответствие становится зеркальным.
Для 74HC595 рекомендуется MSB first.
Разные микросхемы и протоколы ожидают разный порядок.
Если порядок не совпадёт с тем, что ждёт устройство, данные будут поняты задом наперёд — устройство получит совсем другое число.

Способ завершения передачи — программный опрос. Это стандартная работа, как в SPI.

Потоковая передача: использует двойную буферизацию передатчика USART. Как только буфер освободился — сразу грузим следующий байт. Сдвиговый регистр ещё доотправляет предыдущий, но буфер уже готов к следующей отправки. Это позволяет заранее загрузить следующий байт, и передача идёт непрерывным потоком, без пауз между байтами.
Заметно, когда много каскадов и передача идёт непрерывно.

По прерыванию: процессор запускает передачу и не ждёт её завершения — он освобождается для других задач, а микроконтроллер сам вызывает обработчик прерывания, когда нужно отправить следующий байт и когда нужно защёлкнуть данные.
Заметно, когда много каскадов и передача идёт непрерывно.

Защита от коллизий записи — включение программного контроля — обнаруживает ситуацию, когда регистр данных был перезаписан до завершения текущей передачи, и предотвращает защёлкивание повреждённых данных. При коллизии записи передаваемый байт теряется. Защита выполняет повторную передачу вместо фиксации ошибочного состояния на выходах.

Количество ошибок колизий - максимальное количество повторных попыток отправки данных при обнаружении коллизии записи ограничивает число повторов, чтобы избежать бесконечного цикла при неустранимой ошибке.


ТЕСТИРОВАНИЕ
на голых блоках с добавлением конвертера битов в байт
частота 4мгц пришлось подстроиться под штатник версия 7,5,2
4 каскада пришлось подстроится под ecoins версия 9,7,1
у каждой строчки своя градация цвета для быстрого сравнения результатов

2026-07-31_154845.png

В заключении:
Одиночный режим можно не рассматривать: он специфичен для теста.
А вот непрерывный режим показывает, что в прямом опросе он немного проигрывает — код немного тяжелее.
Но стоит включить двойную буферизацию, как в несколько каскадов он обходит SPI почти вдвое (и если иметь сотню каскадов я бы категорически от SPI отказался в пользу USART с буферкой да даже будь там пару десятков их).
Если в коде прерывания не мешают, то тут SPI чутка быстрее, код там попроще.
Штатный блок тоже норм.
Экоинс-блок — ну тут был шокирован: не знаю, что они там оптимизировали, да так, что даже при желании так загнобить производительность надо постараться очень сильно.

Как подключать

2026-07-31_155858.png

Вот так формировать байт на вход если нужны конкретные болеан сигналы.

2026-07-30_115236.png