1.SPI接口（kǒu）原理

串（chuàn）行外（wài）围（wéi）设（shè）备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)，用来在微控制器和外围设备芯片之间提（tí）供一（yī）个低成本、易使（shǐ）用的接口(SPI有时（shí）候也被称为4线接口)。这种接口可以用来连接（jiē）存储器(存储数（shù）据)、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟日历（lì）、LCD驱动器、传感（gǎn）器等等。

SPI主要使用（yòng）四个（gè）信号（hào）：主机输出/从机（jī）输入(MOSI)、主（zhǔ）机输（shū）入/从机输出(MISO)、串行SCLK或SCK、外设芯片(CS)。有些处（chù）理器有SPI接口专用的芯片选（xuǎn）择，称为从机选择（zé）SS。

MOSI信号由主机产生（shēng），从机（jī）接受。在有些芯片上，MOSI只被简单（dān）地标为串行输入(SI),或者（zhě）串行数据输入SDI。MISO信（xìn）号（hào）由从（cóng）机产生（shēng），不过（guò）还（hái）是在主机的控（kòng）制下产生的（de）。在一些芯片上，MISO有时被（bèi）称为串行（háng）输出(SO),或者串行数据（jù）输出(SDO)。外设片选（xuǎn）信号通常只是由主机的（de）备（bèi）用I/O引脚产生。

与标准（zhǔn）的串行接口接口不同，SPI是一个（gè）同步（bù）协议接口，所有的传输都参照一个（gè）共同的时钟，这个同（tóng）步时钟信号由主机产生（shēng），接收数据的外设使用时钟（zhōng）来对串行比特流的接受进行同（tóng）步化。可以将多个具有SPI接口的（de）芯片连到主机的同一个SPI接口上，主机通过控制从设备的片选输入引脚来（lái）选择接受数（shù）据的从设（shè）备（bèi）。

2.SPI传输过程（chéng）

主（zhǔ）机和外设都（dōu）包含一个（gè）串行移位寄存（cún）器，主机通过（guò）它的SPI串行（háng）寄存器写入（rù）一（yī）个字节来发起一次传输。寄存（cún）器是通过MOSI信号线（xiàn）将字节传送（sòng）给（gěi）外设，外设（shè）也将自己的移位寄存器（qì）中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换了（le）。外设的写操作和读（dú）操作是同步完成（chéng）的（de），因此SPI成为一（yī）个很有效的协（xié）议。

如（rú）果只是进行写（xiě）操作，主机只需忽略收到的字节;反过来（lái），如果主机（jī）要读取外设的一个字节（jiē），就必须发（fā）送（sòng）一个（gè）空字节来引发（fā）从机的传输。

当主（zhǔ）机发送一个连（lián）续的数据流时，有些外（wài）设能（néng）够进行多（duō）字节（jiē）传输。许多拥有SPI接口的存储器芯片（piàn）都以这（zhè）种方式工作。在这种传输方式下，SPI外设的芯（xīn）片选择端必须在整（zhěng）个传输过程中保持低电平。比如，存储（chǔ）器芯（xīn）片会希望在一（yī）个“写“命令之后紧接着收（shōu）到的是四个地址字节(起始地址)，这样，后面接受到的数据就可以存储到该地址。一次传输可能（néng）会涉及（jí）千（qiān）字节（jiē）的（de）移位或更（gèng）多信息。

其他外（wài）设只需要（yào）一个单字（zì）节(比如一个发（fā）给A/D转（zhuǎn）换（huàn）器的命令)，有些甚至还支持菊花链连接，菊花链连接三台（tái）SPI设备（bèi），如下图：

主（zhǔ）机（jī）处理器从其SPI接口发送三个字节的数（shù）据。第一个（gè）字（zì）节（jiē）发送给外设A，当第二个字（zì）节发送给外设A的时候，第一个字节已（yǐ）移出了（le）A，而传送给了B。同（tóng）样，主机想要（yào）从外设A读取一个结果，它必须再发送（sòng）一（yī）个（gè）3字节(空字节)的序列，这样就可（kě）以把A中的数据移到（dào）B中，然后再移到C中，最后（hòu）送回到（dào）主机。在（zài）这个（gè）过（guò）程中，主机还依次从B和C接受到字节（jiē）。

注意，菊花链连接不一定适用于所（suǒ）有的SPI设备，特别是（shì）要求（qiú）多字节（jiē）传输的（de）设备(比如存储器芯片)，有的外设芯片也不支持菊花链连接（jiē）。

根据时钟极性和时钟相位的不同，SPI有（yǒu）四个工作模式：

时钟极性CPOL有（yǒu）高、低两极;时钟极性为低电平时，空闲时时钟(SCK)处于低电平（píng），传输时跳（tiào）到高（gāo）电平（píng）;时（shí）钟极性为高电平时，空闲时时钟处于高电平（píng），传（chuán）输时跳到低电平。

时钟相（xiàng）位（wèi）CPHA有两个（gè）：时钟（zhōng）相位（wèi）0和（hé）时钟相（xiàng）位1。当时钟相位（wèi）为0时，时钟周期的前一边缘（yuán）采集数（shù）据（jù）;当时（shí）钟相（xiàng）位为1时（shí），时钟周期的后一边缘采集数据（jù）。