1.SPI接口原理（lǐ）

串行外（wài）围（wéi）设备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)，用来在微控制器（qì）和外围设备芯片之间提（tí）供一个低成本、易使用的接口（kǒu）(SPI有时候也被（bèi）称为4线（xiàn）接口)。这种（zhǒng）接（jiē）口（kǒu）可以用来连接（jiē）存储器（qì）(存储数据（jù）)、A/D转换器、D/A转换（huàn）器、实时时钟日历、LCD驱（qū）动器、传感器等等。

SPI主要使用四个信号：主机输出/从机（jī）输入(MOSI)、主机输入/从机输出(MISO)、串行SCLK或（huò）SCK、外设芯片(CS)。有些处理器有（yǒu）SPI接口专用的芯片选择，称为（wéi）从机选择SS。

MOSI信号由主（zhǔ）机产生（shēng），从机接受。在有些（xiē）芯片上，MOSI只被简单地标为串行输入（rù）(SI),或者串行数据输入SDI。MISO信号由从机产生（shēng），不过（guò）还是在主（zhǔ）机（jī）的（de）控制下产生的。在（zài）一些芯片（piàn）上，MISO有（yǒu）时被（bèi）称为（wéi）串行输出(SO),或者串行数据输出（chū）(SDO)。外设片选信号通常只（zhī）是（shì）由主机的备用I/O引脚产生。

与（yǔ）标（biāo）准的串行（háng）接口接口不（bú）同，SPI是一个同步协议接口，所有的（de）传输都参照一个（gè）共同的时钟，这个（gè）同步时钟信号由主机产生，接收数据的外设（shè）使用时钟来对串行比特（tè）流的接受进（jìn）行同步化。可以将多个具有SPI接口（kǒu）的芯片连（lián）到主机的同一个SPI接口上，主机通过控制（zhì）从设备的片选（xuǎn）输入引脚来选择（zé）接受（shòu）数据的从（cóng）设备。

2.SPI传（chuán）输过程

主机和外设（shè）都（dōu）包含一个串行移位寄存器，主机通过它的SPI串行寄（jì）存器写入一（yī）个字节来发起一次（cì）传（chuán）输。寄存器是通过（guò）MOSI信（xìn）号线将字节传送给（gěi）外设，外（wài）设（shè）也将自己的（de）移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给（gěi）主机。这样，两（liǎng）个移位（wèi）寄存器中的内容就被（bèi）交（jiāo）换了。外设（shè）的写操作和读操（cāo）作是同步（bù）完（wán）成的（de），因此SPI成为一（yī）个很有效的协议。

如（rú）果（guǒ）只（zhī）是进行写操作，主机只需忽略收到的字节;反过来，如（rú）果主机要读取外设的（de）一（yī）个字（zì）节，就必须发送一（yī）个空字节来（lái）引发从机（jī）的传（chuán）输。

当主机（jī）发送（sòng）一个连续的数据流时，有些外设能够进（jìn）行多字节传输。许多（duō）拥有（yǒu）SPI接口的存储（chǔ）器芯片都（dōu）以这种方式工作。在这种传输方（fāng）式下，SPI外设的（de）芯片选（xuǎn）择（zé）端必须在整个传输过程中（zhōng）保持低（dī）电平。比（bǐ）如，存储（chǔ）器芯片（piàn）会希望在（zài）一个“写“命令（lìng）之（zhī）后紧接着收到的（de）是四个地址（zhǐ）字节(起始地址)，这样，后（hòu）面接受到的（de）数据就可以存储到该地址。一次（cì）传输可能会涉（shè）及千（qiān）字节的移（yí）位（wèi）或更多信息。

其他外（wài）设（shè）只（zhī）需要（yào）一个单（dān）字节(比如一个发给A/D转换器的命令)，有些甚至还支持菊花链连接，菊花链（liàn）连接三台SPI设备，如下图：

主机处理器从（cóng）其SPI接（jiē）口发送三个字（zì）节的数据。第一个字节发送给（gěi）外设A，当第二个字节发送（sòng）给外（wài）设A的时候，第（dì）一个字节（jiē）已移出了A，而传送给了B。同样（yàng），主机想要（yào）从（cóng）外设A读取一（yī）个结（jié）果，它（tā）必须再发送一个3字节(空字（zì）节)的序（xù）列，这样就可（kě）以把A中的数据移到B中，然后再移到（dào）C中，最后送回到主（zhǔ）机（jī）。在这个（gè）过（guò）程中，主机还依次从B和（hé）C接受到字节。

注（zhù）意，菊花链连接不一定适用于所有的（de）SPI设备，特（tè）别是要求多（duō）字节（jiē）传输的设备(比如（rú）存储器芯（xīn）片)，有的（de）外设（shè）芯片也不支（zhī）持菊（jú）花（huā）链连接。

根据时钟极性和时钟（zhōng）相位的不同，SPI有四个（gè）工作模式：

时钟极性CPOL有（yǒu）高、低（dī）两（liǎng）极;时（shí）钟极性为低电平时（shí），空闲时时钟（zhōng）(SCK)处于（yú）低（dī）电平，传（chuán）输（shū）时跳到高电平;时钟极性为高电平（píng）时，空闲时时钟处于高（gāo）电平，传输时跳到低电平。

时（shí）钟相位（wèi）CPHA有两个：时钟相位0和时钟相位1。当时钟相位为（wéi）0时，时钟周（zhōu）期的前一（yī）边缘采集数据;当（dāng）时钟相位为1时，时钟周期的后一（yī）边缘采（cǎi）集（jí）数据。