一、SPI协议简介

SPI(serial peripheral interface)是一种同步串行通信协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动与从设备的同步通信，从而完成数据的交换。SPI是一种高速全双工同步通信总线，标准的SPI仅仅使用4个引脚，主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间。有迹象表明，SPI总线首次推出是在1979年，Motorola公司将SPI总线集成在他们第一支改自68000微处理器的微控制器芯片上。由于在芯片中只占用四根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时为 PCB 在布局上节省了空间。 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来越多的芯片上都集成了 SPI技术。SPI通讯需要使用4条线：3条总线和1条片选：

二、SPI协议总线

SPI总线包括4条逻辑线，定义如下：

名称	解释
MISO	Master input slave output 主机输入，从机输出（数据来自从机）
MOSI	Master output slave input 主机输出，从机输入（数据来自主机）
SCLK	Serial Clock 串行时钟信号，由主机产生发送给从机
CS	Slave Select 片选信号，由主机发送，以控制与哪个从机通信，通常是低电平有效信号

其他制造商可能会遵循其他命名规则，但是最终他们指的相同的含义。以下是一些常用术语：

名称	常用术语
MISO	SIMO，DOUT，DO，SDO或SO（在主机端）
MOSI	SOMI，DIN，DI，SDI或SI （在主机端）
SCLK	SCK
CS	CE，CS或SSEL

三、SPI四种工作模式

SPI 有四种工作模式，通过串行时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的搭配来得到四种工作模式：

①、 CPOL=0，CPHA=0——串行时钟空闲状态为低电平。
②、 CPOL=1，CPHA=0——串行时钟空闲状态为高电平，此时可以通过配置时钟相位(CPHA)来选择具体的传输协议。
③、 CPOL=0，CPHA=1——串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
④、 CPOL=1，CPHA=1——串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据

四、SPI协议时序

以 CPOL=0， CPHA=0 这个工作模式为例， SPI 进行全双工通信的时序如下图所示：

从上图可以看出， SPI 的时序图很简单，不像 I2C 那样还要分为读时序和写时序，因为 SPI 是全双工的，所以读写时序可以一起完成。图中CS 片选信号先拉低，选中要通信的从设备，然后通过 MOSI 和 MISO 这两根数据线进行收发数据， MOSI 数据线发出了0XD2 这个数据给从设备，同时从设备也通过 MISO 线给主设备返回了 0X66 这个数据。这个就是 SPI 时序图。

五、SPI的优缺点

优点	缺点
①支持全双工通信	①没有指定的流控
②通信简单	②没有应答机制确认是否接受到数据
③数据传输速率快

六、SPI协议特点

SPI协议特点
①高速、同步、全双工、非差分、总线式
②主从机通信模式