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SPI是一種串行同步通訊協(xié)議由一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動一個與從設(shè)備的同步通訊,，從而完成數(shù)據(jù)的交換,。SPI有三個寄存器分別是：控制寄存器SPCR、狀態(tài)寄存器SPSR,、數(shù)據(jù)寄存器SPDR,。

SPI是一個環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由SS（CS）,、SCK,、SDI,、SDO構(gòu)成，其時序其實很簡單,，主要實在SCK的控制下,，兩個雙向移位寄存器進行數(shù)據(jù)交換。

SPI在一般應(yīng)用中有4根信號線：MOSI,、MISO,、SCK、SS

MOSI：主器件數(shù)據(jù)輸出,，從器件數(shù)據(jù)輸入

MISO：主器件數(shù)據(jù)輸入,，從器件數(shù)據(jù)輸出

SCK：時鐘信號，由主設(shè)備控制發(fā)出

SS：從設(shè)備選擇信號,，由主設(shè)備控制,，根據(jù)此信號可以決定能連接到總線上從設(shè)備的數(shù)量。

【SPI工作模式】

1.主機模式：

當器件作為主機時,，使用一個IO引腳拉低相應(yīng)從機的選擇引腳（STE）,，傳輸?shù)钠鹗加芍鳈C發(fā)送數(shù)據(jù)來啟動，時鐘（SCK）信號由主機產(chǎn)生,。通過MOSI發(fā)送數(shù)據(jù)，同時通過MISO引腳接收從機發(fā)出的數(shù)據(jù),。

2.從機模式

當器件作為從機時,，傳輸在從機選擇引腳（STE）被主機拉低后開始，接收主機輸出的時鐘信號,，在讀取主機數(shù)據(jù)的同事通過MISO引腳輸出數(shù)據(jù)

【SPI電氣連接】

以4線SPI為例,，其通信時需要的4個引腳分別為：

需要注意的是：

【STE引腳的作用】

STE：從機模式發(fā)送接收允許控制引腳，控制多主從系統(tǒng)中的多個主機,。該引腳不用于3線SPI操作,，可以在4線SPI操作中使用多主機共享總線，避免發(fā)生沖突,。

1.4線SPI操作主模式中,，STE的含義：

SIMO和SCLK被強制進入輸入狀態(tài)

SIMO和SCLK正常操作

2.4線SPI操作從模式中，STE的含義：

允許從機發(fā)送接收數(shù)據(jù),，SIMO正常操作

禁止從機發(fā)送接收數(shù)據(jù),，SIMO被強制進入輸入狀態(tài)

【傳輸模式】

根據(jù)時鐘極性（CPOL）及相位（CPHA）不同可以組合成4中工作模式：SPI0、SPI1,、SPI2,、SPI3

（1）SPI0：CPOL=0 CPHA=0

（2）SPI1：CPOL=0 CPHA=1

（3）SPI2：CPOL=1 CPHA=0

（4）SPI3：CPOL=1 CPHA=1

時鐘極性（CPOL）定義了時鐘空閑狀態(tài)電平，對傳輸協(xié)議沒有重大影響,。

CPOL=0：時鐘空閑狀態(tài)為低電平

CPOL=1：時鐘空閑狀態(tài)為高電平

時鐘相位（CPHA）定義數(shù)據(jù)的采用時間

CPHA=0：在時鐘的第一個跳變沿（上升沿或下降沿）進行數(shù)據(jù)采樣

CPHA=1：在時鐘的二個跳變沿（上升沿或下降沿）進行數(shù)據(jù)采樣,。

【傳輸模式對比】

【時序分析】

【SPI接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

【SPI的優(yōu)缺點】

優(yōu)點：

1.接口簡單,，有利于硬件設(shè)計與實現(xiàn)

2.時鐘速度快，且沒有系統(tǒng)開銷

3.相對抗干擾能力強,，傳輸穩(wěn)定

缺點：

1.缺乏流控制機制,，無論主器件還是從器件均不對消息進行確認，主器件無法知道哦啊從器件是否繁忙,，因此,，需要軟件彌補，增加了軟件開發(fā)工作量,。

2.沒有多主器件協(xié)議,，必須采用很復雜的軟件和外部巡邏來實現(xiàn)多主器件架構(gòu)。

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