1.SPI接口原理

串行外围设备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)，用来在微控制器和（hé）外围设备（bèi）芯片之间提供一个低成本、易使用的接口(SPI有时候也（yě）被称为4线接口)。这种接口可以用来连（lián）接存储器(存储数据（jù）)、A/D转换器、D/A转换器、实时（shí）时钟日历、LCD驱（qū）动器、传感器等（děng）等。

SPI主要使（shǐ）用四（sì）个（gè）信号：主机输（shū）出/从机输入(MOSI)、主机输（shū）入/从机输出(MISO)、串行SCLK或SCK、外设芯（xīn）片（piàn）(CS)。有些处理器（qì）有SPI接口专用的芯片选择（zé），称为从机选择SS。

MOSI信号由主机产生（shēng），从机接受。在有些芯片（piàn）上，MOSI只被简单地标（biāo）为串行输入(SI),或者串行数据（jù）输入SDI。MISO信号（hào）由从（cóng）机产生，不过还是在主机的控制下产（chǎn）生的。在一些芯片上，MISO有时被称为串行输出(SO),或（huò）者（zhě）串行数据输出(SDO)。外设片选信号通常只是由主机的（de）备用I/O引脚产生。

与标准的串行（háng）接（jiē）口接口不同，SPI是一个（gè）同（tóng）步协（xié）议（yì）接口，所有（yǒu）的传输都参照一个共同（tóng）的时钟，这（zhè）个同步（bù）时钟信号由（yóu）主机产生，接收（shōu）数据的外（wài）设使（shǐ）用时钟来（lái）对串行（háng）比特流的接受进（jìn）行同步化。可以将多（duō）个具（jù）有SPI接口的芯片（piàn）连到主机的同一个SPI接口上，主机通过控制从设备的片选输入（rù）引（yǐn）脚来选择接受数（shù）据的从设备（bèi）。

2.SPI传输过程（chéng）

主机和外（wài）设都包（bāo）含一个串（chuàn）行移（yí）位寄存器，主机通过它的SPI串行寄存器写（xiě）入一个（gè）字节来（lái）发（fā）起一次传输（shū）。寄存器是通过（guò）MOSI信号线将字（zì）节传送给外设，外设（shè）也将自己的移位寄存器（qì）中的内容（róng）通过MISO信号（hào）线返回给（gěi）主机。这样，两个移（yí）位寄存器中的内（nèi）容（róng）就被（bèi）交换了。外设的写操作和读操（cāo）作（zuò）是同步完成的，因（yīn）此SPI成（chéng）为一个很有效的协（xié）议。

如果（guǒ）只（zhī）是进行写操作，主机只需忽略收到（dào）的字（zì）节;反（fǎn）过来，如果（guǒ）主机要（yào）读取外设的一个（gè）字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。

当主（zhǔ）机发（fā）送一个连续的数据流时，有些外设能够进行多字节传输。许多拥有SPI接（jiē）口的存储器（qì）芯片都以这种方式工作。在这种传输方式下（xià），SPI外设（shè）的（de）芯片（piàn）选择（zé）端必须（xū）在整个（gè）传输过程中保持（chí）低电平。比如，存储器芯片会希（xī）望在一个“写“命令之后紧接着（zhe）收到的是四个地址字节(起始地（dì）址)，这（zhè）样，后（hòu）面接（jiē）受到的数据就可以存储（chǔ）到该（gāi）地址。一次传（chuán）输可能会（huì）涉（shè）及千字节（jiē）的移位（wèi）或（huò）更多（duō）信息（xī）。

其他（tā）外设只需要（yào）一个单字节(比如（rú）一个发给A/D转换器的（de）命令)，有（yǒu）些（xiē）甚至还支持菊花链连接，菊花链连接三台SPI设（shè）备，如（rú）下（xià）图（tú）：

主机处理器从（cóng）其SPI接口发送三个字节的数据。第一个字（zì）节发送（sòng）给外（wài）设（shè）A，当第二个字节发送给外设（shè）A的时（shí）候，第一个字节已移（yí）出（chū）了A，而传（chuán）送给了B。同样，主机想要从外设A读（dú）取一个结果，它必须再发送一个3字（zì）节(空（kōng）字节)的序列，这样就可以把A中的数据移到B中，然后再（zài）移（yí）到C中，最后送回到主机。在这个（gè）过程中，主机还依次从B和C接受到字节。

注意（yì），菊花链连接不（bú）一定适（shì）用于所有的（de）SPI设备，特（tè）别是（shì）要求多字节传输的设备(比如存储器芯片)，有的外设芯片也不支持菊花链连（lián）接。

根据（jù）时钟（zhōng）极性和时钟相位的不同，SPI有四个工（gōng）作模式：

时（shí）钟极性CPOL有高、低两极;时钟极性（xìng）为低电平时（shí），空闲时时钟(SCK)处于低电平，传输（shū）时（shí）跳到（dào）高电平;时钟极性（xìng）为高电平（píng）时，空（kōng）闲时时钟处于高电平，传输时跳到低电平。

时钟（zhōng）相位CPHA有两个：时钟相位0和时钟相位（wèi）1。当（dāng）时钟相位为0时，时钟（zhōng）周（zhōu）期（qī）的前一（yī）边缘采集数据;当时钟相位为1时，时钟周期的后一边（biān）缘采集数据。