一 简介

​ SPI (Serial Perripheral Interface)，是由 Motorola 公司推出的一种高速、全双工的总线协议。SPI 采用主从方式工作，一般由 SCLK、CS、MOSI、MISO 四根线组成，主机与从机可以同时传输数据。

二 特点

​ SPI 规定设备之间通信必须由主设备控制次设备，主机需要提供通信的时钟信号。一个 Master 设备可以通过提供 Clock 以及对 Slave 设备进行片选（Slave Select）来控制多个 Slave 设备。SPI 协议规定 Slave 设备的 clock 由 Master 设备通过 SCLK 引脚提供，Slave 设备本身不同产生或控制 Clock。

三 接口

4线 SPI 器件有四个信号：

• 时钟（SPI CLK，SCLK）
• 片选（CS）
• 主机输出、从机输入（MOSI）
• 主机输入、从机输出（MISO）

产生时钟信号的器件称为主机。主机与从机之间传输的数据与主机产生的时钟同步。SPI 接口只能有一个主机，但可以有一个或多个从机。

来自主机的片选信号用于选择从机。这通常是一个低电平有效信号，拉高时从机与 SPI 总线断开连接。当使用多个从机时，主机需要为每个从机提供单独的片选信号。

MOSI 与 MISO 是数据线。MOSI 将数据从主机发送到从机，MISO 将数据从从机发送到主机。

四 时钟极性和时钟相位

​ 时钟极性：空闲状态期间，CPOL 位设置时钟信号的极性。空闲状态是指传输开始时 CS 为高电平向低电平转变期间，以及传输结束时，CS 为低电平向高电平转变期间。

时钟相位：根据 CPHA 位的状态，时钟上升沿或下降沿采样/移位数据。

主机必须根据从机的要求选择时钟极性和时钟相位。根据 CPOL 和 CPHA 的选择，有四种 SPI 模式

SPI 模式	CPOL	CPHA	空闲状态下的时钟极性	采样和移位数据的时钟相位
0	0	0	逻辑低电平	数据在上升沿采样，在下降沿移出
1	0	1	逻辑低电平	数据在下降沿采样，在上升沿移出
2	1	1	逻辑高电平	数据在下降沿采样，在上升沿移出
3	1	0	逻辑高电平	数据在上升沿采样，在下降沿移出

五 优缺点

优点：

• 无起始位与停止位，数据线上传输的全都是有效 bit

• 使用简单，没有复杂的设备寻址协议

• 全双工通信，数据传输速率高

• 两根数据线 MOSI 与 MISO，全双工通信，可以同时发送和接收数据

缺点：

• 占用 4 根信号线
• 没有应答机制以确认是否收到数据
• 没有任何形式的错误检查机制（uart 有奇偶校验）