1.SPI接口原理

串行外围（wéi）设备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)，用来在微控制器和外围设（shè）备芯片之（zhī）间提供（gòng）一个低成本、易使用（yòng）的接（jiē）口（kǒu）(SPI有（yǒu）时候也被称为4线（xiàn）接（jiē）口)。这（zhè）种接（jiē）口可以用来连接存（cún）储器(存储数据)、A/D转换（huàn）器（qì）、D/A转换（huàn）器、实时（shí）时钟日历、LCD驱动器（qì）、传感器等等。

SPI主要使用四个信号（hào）：主机输（shū）出/从（cóng）机输入（rù）(MOSI)、主机输入/从机输出(MISO)、串行SCLK或SCK、外（wài）设芯片(CS)。有些处理器有SPI接（jiē）口专（zhuān）用的（de）芯（xīn）片选择（zé），称为从机（jī）选择SS。

MOSI信（xìn）号由主机产生，从机接受。在（zài）有些芯片（piàn）上，MOSI只被（bèi）简单地（dì）标为串（chuàn）行输（shū）入（rù）(SI),或者串行数据输入（rù）SDI。MISO信号由（yóu）从机产生，不过（guò）还（hái）是在主机（jī）的（de）控制下产生的。在（zài）一些芯片上（shàng），MISO有时被（bèi）称为串行输出(SO),或（huò）者串行数（shù）据输出(SDO)。外设（shè）片选信号通常只是（shì）由主机的备（bèi）用I/O引脚产生。

与标（biāo）准的串（chuàn）行接口（kǒu）接口不同，SPI是一个（gè）同步协议接口，所（suǒ）有的传输（shū）都参照一（yī）个共同的时钟，这个同步时钟信号由主机产生，接收（shōu）数据的外设（shè）使（shǐ）用时钟（zhōng）来对串行比特（tè）流的接（jiē）受进行同（tóng）步化。可以将多（duō）个具有SPI接（jiē）口的芯片连到主机的同一个SPI接口（kǒu）上，主机通（tōng）过控制从设备的片选输入（rù）引脚来选择接（jiē）受（shòu）数据的从设备（bèi）。

2.SPI传（chuán）输过程

主机和外设都包含一个串行（háng）移位寄（jì）存器（qì），主机通过它（tā）的SPI串行寄（jì）存器写（xiě）入一个字节来发起一次传输。寄存器是通过MOSI信号线将（jiāng）字节（jiē）传送（sòng）给（gěi）外（wài）设，外设也将自己的移位寄存器中的内容通过（guò）MISO信号线返回给（gěi）主机。这样，两个移位寄（jì）存（cún）器中的内容就被交换了。外（wài）设的写操作和读操作是同步（bù）完成的，因此SPI成为一个（gè）很（hěn）有效的协议。

如果只是进行写操作，主机只需忽略收到的字节;反过（guò）来，如果（guǒ）主机要读取外设的一（yī）个字节，就必须发送一个（gè）空字节来引发从机的传输。

当（dāng）主机（jī）发送一个连续的（de）数据流时，有些外设能（néng）够（gòu）进（jìn）行多字节传输。许多拥有SPI接口（kǒu）的存储器芯片都以这种方式（shì）工作。在这种传输方式（shì）下，SPI外设的芯片选择（zé）端必须在（zài）整个传输过程中（zhōng）保（bǎo）持低电平。比如，存储器芯（xīn）片（piàn）会希（xī）望在一个“写（xiě）“命令之后紧接着（zhe）收到的是四个地址字节(起始（shǐ）地址)，这（zhè）样，后面接受到（dào）的数据就可以存储到该地址（zhǐ）。一次传输（shū）可能会涉（shè）及千字节的移位或更多信息。

其他外设只需要一个单字（zì）节(比如一个发给（gěi）A/D转换器的命（mìng）令)，有些（xiē）甚至还支持菊花链连接，菊花链连接三台SPI设备（bèi），如下图：

主机处理器（qì）从其SPI接口发送三（sān）个（gè）字节的（de）数据。第（dì）一（yī）个字节发送给外设A，当第二个字节（jiē）发送给外（wài）设A的时候，第一个（gè）字节已移出了A，而传送给了B。同样，主机想（xiǎng）要从外设A读取（qǔ）一个结果，它（tā）必须再发送一个3字节(空字节)的序列（liè），这样就可以（yǐ）把A中（zhōng）的数据移到B中，然后再移到C中，最后（hòu）送回（huí）到主机。在这个过程中，主机还（hái）依次（cì）从B和C接受到字节。

注意，菊（jú）花（huā）链连接不一定（dìng）适用于所有的SPI设备，特别是要求多字节传输的设备(比（bǐ）如存储器（qì）芯片)，有的外设（shè）芯片也不支持（chí）菊（jú）花链连（lián）接。

根（gēn）据时钟（zhōng）极性和时钟相位（wèi）的不（bú）同，SPI有（yǒu）四个（gè）工（gōng）作模（mó）式：

时钟极性CPOL有（yǒu）高（gāo）、低两极;时钟极性为低（dī）电平时，空闲时时钟(SCK)处于（yú）低（dī）电平，传输（shū）时跳到高电平;时钟（zhōng）极性为（wéi）高电（diàn）平时，空闲时（shí）时钟处于（yú）高（gāo）电平，传输时跳到低电平（píng）。

时钟相（xiàng）位CPHA有两个：时钟相位0和时钟相位1。当（dāng）时钟相位为0时，时（shí）钟周期的（de）前一边缘采集数（shù）据;当时钟相（xiàng）位为1时，时（shí）钟周期的后（hòu）一边缘采（cǎi）集数据。