一、SPI簡介

SPI，即Serial Peripheral Interface的英文縮寫。從字面意思看就是串行外部設備接口，是一種全雙工、高速、同步的通信總線。

SPI最早是摩托羅拉公司開發的全雙工同步串行總線，用于微控制器（MCU）連接外部設備之間的同步串行通信，主要應用于Flash、數模轉換器、信號處理器、控制器、EEPROM存儲器等外設中。

SPI總線屬于一主多從接口，和I2C不同的是，SPI 采用CS片選來控制主機與從機通信。現在的單片機幾乎都支持SPI總線，其已經成為一種高速、同步、雙工的通用標準，在IoT產品中得到廣泛應用。

二、SPI有幾根線？

SPI通常有4根線（四線制），可實現全雙工通信

【SCK】： 串行時鐘（Serial Clock）

【MOSI】：主發從收信號（Master Output， Slave Input）

【MISO】：主收從發信號（Master Input， Slave Output

【CS/CS】：片選信號（Slave Select）

SPI應用也有3根線（三線制），實現半雙工通信。

三、SPI通信原理

SPI模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，通過CPHA（時鐘相位）、CPOL（時鐘極性）來控制設備的通信模式。

時鐘極性CPOL是用來配置SCK的電平在哪種狀態時是有效狀態或者空閑狀態。時鐘相位CPHA是用來配置數據采樣是在哪個邊沿：

CPHA=0，數據采樣是在第1個邊沿，數據發送在第2個邊沿

CPHA=1，數據采樣是在第2個邊沿，數據發送在第1個邊沿

CPOL=0，當SCLK=0時處于空閑態，有效狀態就是SCLK處于高電平時

CPOL=1，當SCLK=1時處于空閑態，有效狀態就是SCLK處于低電平時

CPHA=0、CPOL=0：此時空閑態時，SCK處于低電平，數據采樣是在第1個邊沿，就是SCK由低電平到高電平的跳變，所以數據采樣是在上升沿（準備數據），（發送數據）數據發送是在下降沿。

CPHA=0、CPOL=1：此時空閑態時，SCK處于高電平，數據采集是在第1個邊沿，即SCK由高電平到低電平的跳變，所以數據采集是在下降沿，數據發送是在上升沿。

CPHA=1、CPOL=0：此時空閑態時，SCK處于低電平，數據發送是在第1個邊沿，即SCK由低電平到高電平的跳變，所以數據采樣是在下降沿，數據發送是在上升沿。

CPHA=1、CPOL=1：此時空閑態時，SCK處于高電平，數據發送是在第1個邊沿，即SCK由高電平到低電平的跳變，所以數據采集是在上升沿，數據發送是在下降沿。

另外，分享個時序圖識圖方法。交叉線：數據允許發生改變，但不一定要變。平行線：數據不允許發生改變，必須穩定發送。

再細說傳輸時序。SPI接口在內部硬件實際上是兩個簡單的移位寄存器，傳輸的數據為8位，在主器件產生的從器件使能信號和移位脈沖下，按位傳輸，高位在前，低位在后。如下圖所示，在SCLK的下降沿上數據改變，上升沿一位數據被存入移位寄存器。SPI接口沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

通過以上SPI總線常識的簡單描述，我們大致可以了解到SPI具有高速、同步、全雙工、總線結構、主從通信模式等優勢，但也存在無指定流控制，也沒有應答機制確認等短板。
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