74hc595 SPI

74HC595与SPI接口的使用方法
配置过程
对于74HC595与SPI接口之间的通信，主要依赖于两个信号线：Shift Register Clock (SRCLK) 和 Serial Data Input (DS)。另外还需要一个用于锁存数据至存储寄存器的信号线 Storage Register Clock (RCLK)。当通过SPI向74HC595传输数据时，通常会将SPI的MOSI连接到74HC595的DS引脚；把SPI的SCK连到74HC595的SRCLK上；而SS(片选)则用来控制RCLK，即只有当选定特定设备时才会触发更新操作[^2]。
时序图解析
在设计SPI发送程序过程中，在SPI时钟的下降沿发送数据给74HC595。考虑到建立时间和保持时间的要求（分别为最小50纳秒和最大5纳秒），如果采用25MHz系统时钟频率并通过100倍分频得到SPI时钟速率大约为250kHz的情况下，那么每个SPI时钟周期长度约为4微秒，这远超过所需的时间裕度，因此能够确保可靠的数据捕获[^3]。
________ ___________
| | |
SRCLK --|____ |___|
___ _____
| | |
DATA -----' '----'
____
| |
RCLK ----------' '
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示例代码实现
以下是基于上述原理编写的一个简单的Python模拟例子来展示如何配置并驱动74HC595：
import spidev
import time

spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0) # 打开 /dev/spidev0.0 设备节点
spi.max_speed_hz = 250 * 10 ** 3 # 设置SPI速度为250KHz

def send_data_to_74hc595(data):
"""
发送字节数据到74HC595移位寄存器

参数:
data (int): 要发送的一字节数值
返回:
None
"""
spi.xfer([data]) # 使用SPI传送单个字节的数据
time.sleep(0.000001) # 短暂延时以保证足够的设置/保持时间
rclk_pin.value = True # 拉高RCLK使能输出锁存
time.sleep(0.000001)
rclk_pin.value = False # 关闭RCLK完成一次完整的写入周期

# 假设rclk_pin是一个已经初始化好的GPIO对象代表物理上的RCLK引脚
for i in range(8):
value = 1 << i # 创建从最低有效位到最高有效位依次亮起的效果
send_data_to_74hc595(value)
time.sleep(0.5)

spi.close() # 结束后关闭SPI连接
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请注意此段代码仅为概念验证性质，并假定了存在名为spidev库可用以及有一个预定义好名叫rclk_pin的对象表示硬件层面的实际RCLK引脚。实际应用中还需根据具体平台调整相应部分。