1.SPI接口原理

串行外（wài）围设（shè）备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)，用来（lái）在微控制器和外围设备芯（xīn）片之间提供一个低成本、易使用的接口(SPI有（yǒu）时候也（yě）被（bèi）称为4线（xiàn）接口)。这种接口可以用（yòng）来连接存（cún）储器(存储数（shù）据)、A/D转（zhuǎn）换器、D/A转换（huàn）器（qì）、实时时钟日历、LCD驱动器、传感器等等。

SPI主（zhǔ）要使用四个信（xìn）号：主机输出（chū）/从（cóng）机（jī）输入(MOSI)、主机输入（rù）/从机输出(MISO)、串行SCLK或SCK、外设芯片（piàn）(CS)。有些处理器有（yǒu）SPI接（jiē）口（kǒu）专用的（de）芯片（piàn）选择（zé），称为从机选择SS。

MOSI信号由主机（jī）产生，从（cóng）机（jī）接（jiē）受。在（zài）有些（xiē）芯（xīn）片上（shàng），MOSI只被简单（dān）地标为串行输（shū）入(SI),或者串行数（shù）据输入SDI。MISO信号由（yóu）从机产生，不过还（hái）是在主（zhǔ）机的控制下产（chǎn）生的。在一些芯片上，MISO有时被称（chēng）为（wéi）串（chuàn）行输出(SO),或（huò）者串行（háng）数据输出(SDO)。外设片（piàn）选信号（hào）通常只是（shì）由主（zhǔ）机（jī）的备用I/O引脚产生。

与标准（zhǔn）的串行接口（kǒu）接口（kǒu）不（bú）同（tóng），SPI是一个同步协议接口，所有的传输都参照一个共同的时钟（zhōng），这个同（tóng）步时钟信号由主机（jī）产生（shēng），接收数据的外（wài）设使用时（shí）钟来对串行比特流的（de）接（jiē）受进（jìn）行（háng）同步化。可以（yǐ）将多个具有SPI接口的芯片连到主机的同一个SPI接口上，主机（jī）通过控制（zhì）从（cóng）设备（bèi）的片选输入引脚（jiǎo）来选择接受（shòu）数据的从设备。

2.SPI传输过程

主机（jī）和外设都（dōu）包含（hán）一个串（chuàn）行移位寄存器，主机通过它的SPI串行寄（jì）存器写入（rù）一个字（zì）节来发（fā）起一次传输。寄存器是通（tōng）过MOSI信号（hào）线将字节传送（sòng）给外设，外设也将（jiāng）自己的移位寄（jì）存器（qì）中的内容（róng）通过MISO信号线返回给主机。这样，两（liǎng）个移位寄存器（qì）中的内容就被交（jiāo）换了（le）。外设（shè）的写操作和读操作是同步完成（chéng）的，因此SPI成为一个很有效的协议。

如果只是进（jìn）行写操作，主（zhǔ）机只需忽略收到的（de）字节;反过来，如果主机要读取外设（shè）的一个（gè）字节，就必须（xū）发送一个空字节来（lái）引发从机的传输。

当主机发送一个（gè）连续（xù）的数据（jù）流（liú）时，有（yǒu）些外设能够进（jìn）行多字节传输。许（xǔ）多拥有（yǒu）SPI接口的存储器芯片（piàn）都以这种方式工作。在这种传（chuán）输（shū）方式下，SPI外设（shè）的（de）芯片选择端必须在整个传输（shū）过程中保持低电平。比（bǐ）如，存储器芯片会希望在（zài）一个“写“命令之后紧接着（zhe）收到（dào）的（de）是（shì）四个（gè）地址（zhǐ）字（zì）节(起始地址)，这样，后面接受到的数（shù）据就可以存（cún）储到该地址。一次传输可能（néng）会（huì）涉及千字节的移位或更多（duō）信息。

其他外设只需要（yào）一个单字节(比如一个发给A/D转换器的命令)，有些甚（shèn）至还支持菊花（huā）链连接，菊（jú）花链（liàn）连（lián）接三（sān）台SPI设备，如下（xià）图：

主机处理器从其（qí）SPI接口发送三个字节的数据。第（dì）一个（gè）字（zì）节发送给外设A，当第二个字节发送给（gěi）外设A的时（shí）候（hòu），第一（yī）个字节已移出了A，而传送给了B。同样，主机想要从外（wài）设A读取一个（gè）结果，它（tā）必须（xū）再发送一个3字节(空字节)的序列，这样就可以（yǐ）把（bǎ）A中的数（shù）据（jù）移到（dào）B中，然（rán）后再移到C中，最（zuì）后送回（huí）到主机。在这个过程（chéng）中，主机还依次从（cóng）B和C接受到字节。

注意，菊花链连（lián）接不（bú）一定（dìng）适用于所有的SPI设（shè）备，特别是（shì）要求多（duō）字节传输的设备(比如存储器芯（xīn）片（piàn）)，有的外设芯片也不支持菊花链（liàn）连接。

根据时钟极性（xìng）和（hé）时钟相位的不（bú）同，SPI有四（sì）个工作（zuò）模式：

时钟极性（xìng）CPOL有高、低两极;时钟极性为低（dī）电平时，空闲时时钟(SCK)处于低电平，传输（shū）时跳到高电平;时钟极性为高电平时（shí），空闲（xián）时时钟处于高电（diàn）平，传（chuán）输（shū）时跳到（dào）低电平（píng）。

时钟相（xiàng）位CPHA有两个（gè）：时钟相位0和时钟相位1。当时钟相位为0时，时（shí）钟周期的前一边缘采集数据（jù）;当（dāng）时钟相位为1时（shí），时钟周期的后一边缘（yuán）采集数据。